第一章前言-義守大學(xué)

1、第三章 太陽能電池的材料種類及其物性,3-1太陽能電池的材料種類3-2太陽能電池的元件種類3-3太陽能電池的基本物性,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,2,內(nèi)容大綱,本章節(jié)將討論以及探討的內(nèi)容，主要有三大部分：太陽能電池的材料種類太陽能電池的元件種類太陽能電池的基本物性,52,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,3,3-1太陽能電池的材料種類,代表性太陽能電池材料的種類以及分類，如圖3-1所示的。,,圖

2、3-1 代表性太陽能電池材料的種類以及分類,52,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,4,3-1太陽能電池的材料種類,太陽能電池用多晶矽原材料的主要生產(chǎn)廠商：德國Socmic公司挪威REC公司美國Hemlock Semiconductor公司日本Tokuyama公司德國Wacker Chemie公司日本Mitsubishi Materials公司美國MEMC Electronic Materials公司美國ASi

3、Mi公司 (Advanced Silicon Materials LLC) 等。美國Hemlock公司，是由美國Dow Corning公司、日本Mitsubishi Materials公司、以及日本Shi-Etsu Handotai公司所合資成立的公司。,53,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,5,3-2太陽能電池的元件種類,代表性太陽能電池元件的種類以及分類，如圖3-1所示的。,,圖3-1 代表性太陽能電池材料的種類以及分

4、類,54,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,6,3-2太陽能電池的元件種類,太陽能電池的元件種類，因其接面形態(tài)的不同：單接面型 (Single-Junction) 太陽能電池元件多重接面型 (Multiple-Junction) 太陽能電池元件太陽能電池的元件種類，因其接面材質(zhì)的不同：同質(zhì)接面型 (Homo-Junction) 太陽能電池元件異質(zhì)接面型 (Hetero-Junction) 太陽能電池元件,,,54,第

5、三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,7,3-2太陽能電池的元件種類,第四世代太陽能電池的種類，依其元件結(jié)構(gòu)體的設(shè)計分類：堆疊型 (Tandem)光波頻譜轉(zhuǎn)換型 (Spectral Conversion)中間能帶型 (Intermediate Band)熱載子型 (Hot Carrier),,,,,55,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,8,3-2太陽能電池的元件種類,,,,圖3-2　代表性太陽能電池元件的分類,,,,

6、55,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,9,單能隙及單接面型太陽能電池的能量損失，其主要的型態(tài)：輻射損失 (Radiative Losses)次能隙損失 (Sub Bandgap Losses)熱游離損失 (Thermionic Losses),3-2太陽能電池的元件種類,,圖3-3　代表性太陽能電池元件的能量損失型態(tài),57,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,10,能量釋放方式的種類：能帶內(nèi)的能量釋放 (Intr

7、a-Band Energy Relaxation) 能帶間的能量釋放 (Inter-Band Energy Relaxation),3-2太陽能電池的元件種類,,圖3-4　代表性太陽能電池元件的能量釋放型態(tài),,57,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,11,電子電洞對再復(fù)合的基本機制：光子的發(fā)射 (Light Emission)聲子的發(fā)射 (Phonon Emission)歐傑效應(yīng) (Auger Effect),3-2太陽

8、能電池的元件種類,,,,59,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,12,,3-2太陽能電池的元件種類,,圖3-5　代表性太陽能電池元件的電子電洞對再復(fù)合機制,,,59,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,13,,3-3-1太陽能電池的材料物性,,,,,,圖3-6代表性鑽石立方晶格結(jié)構(gòu) (a) 以及閃鋅礦立方晶格結(jié)構(gòu) (b) 的示意圖,62,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,14,,3-3-1太陽能電池的材料物性,,

9、,,,,圖3-7　代表性結(jié)晶方向 [100]、結(jié)晶方向族 、結(jié)晶面 (100)、以及結(jié)晶面族 {100} 的示意圖,,62,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,15,,3-3-1太陽能電池的材料物性,,,,,,,,圖3-8　代表性晶圓片的 {111} n型矽半導(dǎo)體、{100} n型矽半導(dǎo)體、{111} p型矽半導(dǎo)體、以及 {100} p型矽半導(dǎo)體等示意圖,63,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,16,3-3-1太陽能電池的

10、材料物性,,,,,,,表3-1　不同種類太陽能電池，其基本物性的優(yōu)點、缺點、以及發(fā)展方向,65,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,17,3-3-1太陽能電池的材料物性,,,,,,,66,表3-1　不同種類太陽能電池，其基本物性的優(yōu)點、缺點、以及發(fā)展方向,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,18,太陽能電池元件的基本特性：輸出特性 (Output Characteristics)光譜感度特性 (Spectral Char

11、acteristics)照度特性 (Illumination Characteristics)溫度特性 (Temperature Characteristics)非相配特性 (Miss Match Characteristics)二極體特性 (Diode Characteristics),3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,64,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,19,一、輸出特性 (Output Charact

12、eristics),3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,圖3-9太陽電池元件的電流 (i) - 電壓 (v) 特性關(guān)係圖,67,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,20,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,,68,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,21,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,,68,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,22,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,,

13、圖3-10太陽能電池元件的等效電路示意圖,69,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,23,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,,,圖3-11 太陽能電池元件的電壓、電流、以及電功率的曲線關(guān)係示意圖,70,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,24,二、光譜感度特性,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,圖3-12太陽能電池元件的光譜感度特性,71,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,25,三、照度

14、特性 在照度特性方面，太陽光的照度大小，將影響太陽能電池元件的電流 - 電壓特性,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,,圖3-13太陽能電池元件的照度特性,72,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,26,四、溫度特性在溫度特性方面，半導(dǎo)體元件的能隙大小，將因材料、元件、以及製程等因素，而有所差異性的，如圖3-14所示,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,圖3-14太陽能電池元件的溫度特性,,73,第三章

15、　太陽能電池的材料種類及其物性　P,27,五、非相配特性或不整合率特性 六、二極體特性太陽能電池胞是由兩種不同屬性的半導(dǎo)體所構(gòu)成的二極體元件，而此一二極體元件特性即是太陽能電池的二極體特性，如圖3-15所示,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,74,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,28,3-3-2太陽能電池的基本特性,,,,,,,,,圖3-15太陽能電池元件的二極體特,74,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　

16、P,29,在太陽能電池胞及其模組的輸出量測方面，其輸出量測輸出量測是一種可變負載方式的，而其主要的量測方式：X-Y記錄器方式 (X-Y Record Measurement)電容負載方式 (Capacitance Loading Measurement)偏電壓電源方式 (Bias Voltage Source Measurement)電子負載方式 (Electronic Loading Measurement),3-3-3太陽能

17、電池的特性量測,,,,,,,,76,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,30,一、X-Y記錄器方式 在X-Y記錄器方式量測上，有電阻負載兩端子型的 (a) 以及電源負載四端子型的 (b) 等兩種，如圖3-16所示 X-Y記錄器量測方式 (X-Y Record Measurement)，是測量太陽電池元件輸出特性的最簡單的方法。在圖3-16(a) 所示,3-3-3太陽能電池的特性量測,,,,,,,,76,第三章　太陽能電池的材料

18、種類及其物性　P,31,3-3-3太陽能電池的特性量測,,,,,,,,,圖3-16X-Y記錄器量測方式的基本原理示意圖,76,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,32,二、電容負載量測方式,3-3-3太陽能電池的特性量測,,,,,,,,,,圖3-17電容負載量測方式的基本原理示意圖,77,第三章　太陽能電池的材料種類及其物性　P,33,三、偏電壓電源量測方式,3-3-3太陽能電池的特性量測,,,,,,,,,,圖3-18偏電壓