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太阳能电池复合形式分析

2013-11-04 15:10
木中君
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  太阳能电池的转换效率也会因为电子-空穴对在被有效利用之前复合而降低。适当波长的光照射在半导体上会产生电子-空穴对。因此,光照射时材料的载流子浓度将超过无光照时的值。如果切断光源,则载流子浓度就衰减到它们平衡时的值。这个衰减过程通称为复合过程。下面介绍几种不同的复合机理。

  (1)辐射复合

  辐射复合就是光吸收过程的逆过程,电子从高能态返回到较低能态,同时释放光能。这种复合方式在半导体雷射器和发光二极管中适用,但是对矽太阳能电池来说并不显著。

  (2)俄歇复合

  俄歇复合就是碰撞电离效应的逆过程。电子和空穴复合释放出多余的能量,这些多余的能量被另一个电子吸收,随后,这个吸收了多余能量的电子弛豫返回原先的能态并释放出声子。俄歇复合在掺杂较重的材料中尤其显著。当杂质浓度超过1017cm-3时,俄歇复合成为最主要的复合过程。

  (3)通过陷阱的复合

  半导体中的杂质和缺陷会在禁带中产生允许能级。这些缺陷能级引起一种很有效的两级复合过程。在此过程中,电子从导带能级弛豫到缺陷能级,然后再弛豫到价带,结果与一个空穴复合

  (4)表面复合

  表面可以说是晶体结构中有相当严重缺陷的地方。在表面处存在许多能量位于禁带中的允许能态。因此由上面所叙述的机构,在表面处,复合很容易发生。

  在实际电池中,以上复合损失因素的共同作用造成光谱回应。而电池设计者的任务是克服这些损失,从而改善电池性能。电池设计的特点体现了电池的特色,电池各不相同的设计特点同时也将市场上各种不同的商业元件区分开来。

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