太阳能电池的材料种类及其物性.ppt

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1、第三章第三章 太陽能電池的材料種類太陽能電池的材料種類及其物性及其物性l3-1太陽能電池的材料種類l3-2太陽能電池的元件種類l3-3太陽能電池的基本物性內容大綱l本章節將討論以及探討的內容，主要有三大部分：l太陽能電池的材料種類l太陽能電池的元件種類l太陽能電池的基本物性523-1太陽能電池的材料種類 l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3-1 代表性太陽能電池材料的種類以及分類 523-1太陽能電池的材料種類 l太陽能電池用多晶矽原材料的主要生產廠商：l德國Socmic公司l挪威REC公司l美國Hemlock Semiconductor公司l日本Tokuyama公司l

2、德國Wacker Chemie公司l日本Mitsubishi Materials公司l美國MEMC Electronic Materials公司l美國ASiMi公司(Advanced Silicon Materials LLC)等。l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。533-2太陽能電池的元件種類 l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類 543-2太陽能電池的元件種類 l太陽能電池的元件種類，因

3、其接面形態的不同：l單接面型(Single-Junction)太陽能電池元件l多重接面型(Multiple-Junction)太陽能電池元件l太陽能電池的元件種類，因其接面材質的不同：l同質接面型(Homo-Junction)太陽能電池元件l異質接面型(Hetero-Junction)太陽能電池元件543-2太陽能電池的元件種類 l第四世代太陽能電池的種類，依其元件結構體的設計分類：l堆疊型(Tandem)l光波頻譜轉換型(Spectral Conversion)l中間能帶型(Intermediate Band)l熱載子型(Hot Carrier)553-2太陽能電池的元件種類 圖3-2代表性

4、太陽能電池元件的分類 55l單能隙及單接面型太陽能電池的能量損失，其主要的型態：l輻射損失(Radiative Losses)l次能隙損失(Sub Bandgap Losses)l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 57l能量釋放方式的種類：l能帶內的能量釋放(Intra-Band Energy Relaxation)l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 57l電子電洞對再復合的基本機制：l光子的發射

5、(Light Emission)l聲子的發射(Phonon Emission)l歐傑效應(Auger Effect)3-2太陽能電池的元件種類 593-2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合機制 593-3-1太陽能電池的材料物性圖3-6代表性鑽石立方晶格結構(a)以及閃鋅礦立方晶格結構(b)的示意圖 623-3-1太陽能電池的材料物性圖3-7代表性結晶方向 100、結晶方向族、結晶面(100)、以及結晶面族 100 的示意圖 623-3-1太陽能電池的材料物性圖3-8代表性晶圓片的 111 n型矽半導體、100 n型矽半導體、111 p型矽半導體、以及 100

6、 p型矽半導體等示意圖 633-3-1太陽能電池的材料物性表3-1不同種類太陽能電池，其基本物性的優點、缺點、以及發展方向653-3-1太陽能電池的材料物性66表3-1不同種類太陽能電池，其基本物性的優點、缺點、以及發展方向l太陽能電池元件的基本特性：l輸出特性(Output Characteristics)l光譜感度特性(Spectral Characteristics)l照度特性(Illumination Characteristics)l溫度特性(Temperature Characteristics)l非相配特性(Miss Match Characteristics)l二極體特性(Di

7、ode Characteristics)3-3-2太陽能電池的基本特性 64l一、輸出特性(Output Characteristics)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)特性關係圖 673-3-2太陽能電池的基本特性683-3-2太陽能電池的基本特性683-3-2太陽能電池的基本特性圖3-10 太陽能電池元件的等效電路示意圖 693-3-2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係示意圖70l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 71l三、照度特性 l在照度特性方

8、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 72l四、溫度特性l在溫度特性方面，半導體元件的能隙大小，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 73l五、非相配特性或不整合率特性 l六、二極體特性l太陽能電池胞是由兩種不同屬性的半導體所構成的二極體元件，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743-3-2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 7

9、4l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：lX-Y記錄器方式(X-Y Record Measurement)l電 容 負 載 方 式 (Capacitance Loading Measurement)l偏 電 壓 電 源 方 式 (Bias Voltage Source Measurement)l電子負載方式(Electronic Loading Measurement)3-3-3太陽能電池的特性量測76l一、X-Y記錄器方式 l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 lX-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763-3-3太陽能電池的特性量測圖3-16 X-Y記錄器量測方式的基本原理示意圖 76l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 77l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 偏電壓電源量測方式的基本原理示意圖 78l四、電子負載量測方式3-3-3太陽能電池的特性量測圖3-19 電子負載量測方式的基本原理示意圖 79