G1601AQ61U

  太陽能電池是根據(jù)材料的光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能的器件。根據(jù)光伏活性材料及器件結(jié)構(gòu)的不同,太陽能電池可分為無機太陽能電池、染料敏化太陽能電池及有機薄膜太陽能電池三種,它們目前的性能參數(shù)可見表4.1中總結(jié)。 無機半導(dǎo)體的光伏特性首次于19弘年在貝爾實驗室發(fā)現(xiàn)⒓’叨,當(dāng)時器件的活性材料是單晶硅tsD,效率為4%。隨后,多晶硅和非晶硅太陽能電池器件也相繼出現(xiàn)。⒛世紀(jì)90年代以后,無機太陽能電池家族中又陸續(xù)發(fā)展了砷化鎵(GaAθ、碲化鎘tCdTe)、磷化銦(InP)、硒化銅銦GIs)、以及疊層GaInP/GaAs/Ge等器件,它們由單晶、多晶或者非晶薄膜構(gòu)成。

   無機太陽能電池的主要工作機理是基于pn結(jié),見圖4,1。圖中所示為理想pn結(jié)結(jié)構(gòu),在短路的情形下,由于pn結(jié)中費米能級相等的緣故,p區(qū)和n區(qū)的導(dǎo)帶和價帶都將產(chǎn)生彎曲,并在耗盡區(qū)W處產(chǎn)生pn結(jié)內(nèi)建電場。當(dāng)能量大于光隙的光子照射pn結(jié)時,其內(nèi)部將均勻地產(chǎn)生非平衡電子空穴對。在耗盡區(qū)W及其附近的那些電子空穴對,將首先被內(nèi)建電場分開,分別掃向n區(qū)和p區(qū)。同時,p層內(nèi)部的光生電子和n層內(nèi)部的光生空穴,則將從兩邊向耗盡區(qū)擴散,然后也被結(jié)電場掃向n區(qū)和p區(qū),并分別被電極收集,形成光電流。