文档介绍：Physics anic photovoltaic
and solar cells
組員
材料所蔡翔威
材料所李榮峰
Outline
•量子構造
•P-N接面
-N接面的形成
•Solar Cell
-N接面的太陽能
•結論
•量子機構
一個光子和再僱體內的電子有三種主要的
相互作用,吸收(absorption)、自發放射
(spontaneous emission)、誘發放射
(stimulated emission) 。
E E
E2 2 2
hυ hυ
hυ hυ IN
OUT
hυ
E E
E1 1 1
(a) Absorption (b) Spontaneous (c) Stimulated
emission emission
Fig. : Absorption, spontaneous emission and stimulated
emission
From Principles of Electronic Materials and Devices, Second Edition, . Kasap (© McGraw-Hill, 2002)
當半導體被光照射後,依能量的大小有三種
狀態:
(1)hν等於Eg,它會吸收光子以產生電子-電洞
對。
(2)hν大於Eg,除了產生電子-電洞對以外,多
餘的能量會以熱的形式散逸。
(3)hν小於Eg,只有在能帶間出現化學雜質和
物理缺陷所造成的能態時,光子才會被吸
收。
Φ xd )(
Φ(x+Δx)-Φ(x)= Δ x
dx
=-αΦ(x) Δx
Φ xd )(
Or αΦ−= x )(
dx
帶入邊界條件,當x=0時,
Φ(x)=Φ0,可得上式的解為:
-αx
Φ(x)= Φ0e
而在半導體的另一端,當x=W
時,被吸收的光子束為Φ(W)=
-αW
Φ0e
E α(1/micron)
Vacuum 1000
B
100
GaAs
CB υ
h B B 10
Photon A
1
hυA Si
VB
A
g(E)
0123456
Photon energy (eV)
Fig. : The absorption coefficient α depends on the photon energy hυ
and hence on the wavelength. Density of states increases from band edges
and usually exhibits peaks and troughs. Generally α increases with the
photon energy greater thanEg because more energetic photons can excite
electrons from populated regions of the VB to numerous available states
deep in the CB.
From Principles of Electronic Materials and Devices, Second Edition, . Kasap (© McGraw-Hill, 2002)
•P-N接面
接面( junction)的形成
pn 接面可以簡單的想成一p 型半導體和一n
型半導體接在一起所形成,在兩端再各以一金屬
電極(稱為歐姆接點)連結外界電路,如下圖。
半導體受到太
陽光的照射
時,大量的自
由電子伴隨而
生,而此電子
的移動又產生
了電流,也就
是在 PN 接面
處產生電位
差。