半导体与太阳能.ppt

1、，半导体和太阳热能，科系教育(物理学):虚化，太阳能电池是半导体材料加工制造的。也就是说，牙齿材料在低温下相当于绝缘体。但是有能量和热量的时候，成为有用的导体。牙齿技术成熟后，大部分太阳能电池生产以硅为原料，但从长远来看，研究其他材料可以替代硅。1/49，半导体，半导体是什么？2/49，固体材料分为超导材料、导体、半导体、绝缘体、3/49，4/49，原子的能量级，电子的能量级分为量子化、H，5/49，电子的空洞化运动、6(2)，9/49，半导体的引线，价格范围和频带宽度，价格范围：0K条件下电子充电的能量最高的频带频带频带带：0K条件下电子未填充的能量最低的频带带频带带带带带：频带下和价格范围

2、频带顶部之间的频带带宽度：频带下和价格范围顶部之间的能量差异，费米能量水平(EF)，电子和孔，13/49，价电子，价电子得到一定的能量(温度上升或照明)后，可以摆脱原子核的束缚，变成自由电子(包括负电)，共价键中还剩下一个叫空穴(包括正电荷)的空位。本征半导体的传导机器，牙齿现象称为本征刺激。温度越高，晶体产生的自由电子就越多。由于自由电子，外部电场的作用，空穴通过吸引相邻原子的价电子来填补。牙齿原子有一个洞，结果相当于空穴的运动(相当于正电荷的运动)。14/49，半导体两端加上外部电压，半导体中有两个电流(1)自由电子补充定向运动电子电流(2)价钱电子补充空穴电流，(1)本晶半导体的载流子很

3、少，导电性很差。(2)温度越高，流通量越大，半导体的导电性也越好。因此，温度对半导体器件的性能有很大影响。注：自由电子和霍尔都称为载体。自由电子和空穴成对，又不断复合。在一定温度下，载流子的生成和复合达到动态平衡时，半导体的载流子保持一定的数量。15/49，2。杂质半导体(N型半导体)，5价元素混合，额外的电子，磷原子在室温下可以变成自由电子，失去电子后变成正离子，在本晶半导体中混合微量杂质(某种元素)，形成杂质半导体。在n型半导体中，自由电子是多数流子，空穴是少数流子。掺杂后自由电子的数量大幅增加，自由电子传导被称为电子半导体或N型半导体，这种半导体的主要传导方式。16/49，2。杂质半导体

4、(P型半导体)，掺杂后孔数大幅增加，孔传导成为这种半导体的主要传导方式，称为空穴半导体或P型半导体。三价元素混合，在P型半导体中，空穴是多数流子，自由电子是少数流子。氘原子，电子为负离子，空穴，17/49，但是由于数量的关系，起到传导作用的主要是多边的。粗略地认为多边和杂质浓度相同。，18/49，N型半导体与P型半导体的比较，19/49，(a)本晶半导体，(b)N型半导体，(c)P型半导体，(c)20/49，扩散运动和扩散电流扩散运动：流子扩散，载流子运动方式和电流、扩散电流大小与载流子浓度梯度成正比。浓度差扩散运动扩散电流、扩散力、21/49、漂移运动和杂散电流漂移运动：载流子在电场力作用下

5、的运动称为漂移运动。漂移电流：载波漂移运动形成的电流称为漂移电流。电流载体运动方式和电流，杂散电流大小与电场强度成正比。电位差漂移运动杂散电流、电场力、22/49、PN结的形成，在同一半导体基板上分别形成P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在接触面上形成PN结。PN结和半导体二极管，23/49，P型半导体，N型半导体，扩散结果空间电荷区域逐渐扩大，空间电荷区域扩大。内部电场越强，漂移运动越强，漂移使空间电荷区域变薄。一，多子扩散，24/49，所以扩散和漂移的相反运动最终会达到平衡，这就像两个区域之间没有电荷运动，空间电荷区域的厚度是固定的。第二，元件漂移，25/49，空间电荷区域，N型区

6、域，P型区域，前卫V，V0，26/49，1。空间电荷区没有载流子。2 .空间电荷区的电场干扰P的空穴。n区的电子(都是多边)干扰对方移动(扩散运动)。3 .p区的电子和N区的空穴(均为器件)数量有限，因此由此形成的电流很少。27/49，太阳能电池的结构，28/49，太阳能电池的发电原理，为什么硅能吸收光？光刺激可以中断孔刘耦合，产生自由电子。原子把电子刺激到诱导台。硅的带隙宽度为1.1eV (1100nm)。29/49，太阳能电池的发电原理，光生螺栓效应(以硅太阳能电池为例):当光照射在太阳能电池上，光从介面层吸收时，具有足够能量的光子可以在P型硅和N型硅中产生电子，从而产生电子-空穴对。介面

7、层附近的电子和空穴在复合之前因空间电荷的电场作用徐璐分离。电子向带正电的N区同时向带负电的P区移动。通过介面层的电荷分离，在P区和N区之间产生可测试的外部电压。此时，可以在硅的两侧放入电极，接近电压表。30/49，限制光伏转换效率的因素，光损失传记损失串行电阻损失3%，反射损失13%短波损失43%透射损失，光公共电子带地球复合，表面复合(前后表面)材料复合：复合中心复合，他的理论最高效率：25%，31/49，传统化石能源，不可再生，环境污染，能源枯竭，可再生能源：风能，地热，水力，潮汐能，太阳热能等能源结构曹征，每年排放的二氧化碳高达210万吨的化石能源开采最高峰2022太阳能电池逐渐在宇宙航

8、空等特殊的传记使用场所进入地面应用。4KW屋顶家用光伏系统可以满足普通家庭的传记需求，每年排放的CO2数量相当于一辆家用轿车的年排放量。由于材料、结构、工艺等的持续改善，目前太阳能电池价格低于70年代的1%。预计10年内，美国、日本、欧洲的太阳能电池能源发电成本将与火力发电竞争。目前年均增长率为35%，是能源技术领域增长最快的产业。能源材料21世纪太阳能新技术，33/49，太阳能电池种类，无机太阳能电池半导体硅(单晶、多晶、非晶体、复合等)化合物半导体(GaAs、CuInSe2、CdTe、InP等)有机太阳能电池太阳热能园林灯、太阳热能发电用系统、村寨电力独立系统、光伏水泵(饮用水或灌溉)、通

9、信电源、石油输油管阴极保护、光缆通信泵站电源、海水谈话系统、市区公路标志、高速公路公路标志等。欧洲和美国等发达国家将光复发展纳入了城市用传记系统及边远地区的自然系统村庄供电系统的发展方向。太阳能电池与建筑系统的结合已经形成了工业化的趋势。35/49，用户太阳热能电源1。小型电源10-100W是用于高原、岛屿、牧区、边防哨所等远程无电地区的军民生活传记(如照明、电视、录音机等太阳热能电源太阳热能逆变器36/49、2)。37/49，3。光电泵：无电地区深井饮用、灌溉、38/49、交通领域(例如航道灯、交通/铁路信号灯、交通警告/标志灯、路灯、高空障碍物等、高速公路/铁路无线电话亭)、39/，40/49，石油、海洋、气象领域石油管道和水池门阴极保护太阳热能电源系统，石油钻井平台生活和费翔电源供应设备，海洋检查设备，气象/水文观测设备等风云三号气象卫星的太阳能电池，41/49，海洋气象监测标准，42/49；43/49，