1、第一章1 .法國(guó)物理學(xué)家EdmondBecquerel于1839年首先觀察到光伏效應(yīng)。2 .1883年美國(guó)科學(xué)家Charlesfritts制造了歷史上第一個(gè)太陽(yáng)能光電池。3 .1954年貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家研制出了第一塊現(xiàn)代太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6%,這是太陽(yáng)能電池發(fā)展史上一個(gè)重要里程碑。4 .2000年德國(guó)首先頒布可再生能源法。5 .光子的能量？能量（eV）與波長(zhǎng)（的）的關(guān)系。（計(jì)算）答：光子的能量：E（J）=hf=hc/入能量與波長(zhǎng)的關(guān)系：E（eV）=1.24/人（科山）。光的能量與波長(zhǎng)成反比。6 .太陽(yáng)的能量主要來(lái)源于太陽(yáng)內(nèi)核發(fā)生核聚變反應(yīng)（氫轉(zhuǎn)換成氨），這些能量以電磁波的形式向四方輻射

2、：太陽(yáng)表面溫度高達(dá)6000ko7 .太陽(yáng)光照射在距離D處的球面，入射到物體的光強(qiáng)為？（計(jì)算）R'FJ_V/答：加'"（式中丁&（單位W/eD,Isun為太陽(yáng)的表面輻射功率強(qiáng)度）8 .大氣效應(yīng)主要在哪些方面影響著地球表面的太陽(yáng)輻射？答：1）由大氣吸收、散射和反射引起的太陽(yáng)輻射能量的減少。2）由于大氣對(duì)某些波長(zhǎng)的較為強(qiáng)烈地吸收和散射而導(dǎo)致光譜含量的變化。3）當(dāng)?shù)卮髿鈱拥淖兓鹑肷涔饽芰俊⒐庾V和方向的額外改變。引起的太陽(yáng)輻射能量的減少：導(dǎo)致光譜含量的變化。（特殊的氣體包括：臭氧（。3）,二氧化碳（CO2）和水蒸氣（H2O）都能強(qiáng)烈地吸收能量與其分子鍵能相近的光子。

3、從而改變太陽(yáng)的光譜含量，使得輻射光譜曲線深深地往下凹。然而空氣分子和塵埃，卻是通過(guò)對(duì)光的吸收和散射成為輻射能量減少的主要因素）9 .什么叫光學(xué)大氣質(zhì)量？太陽(yáng)在相對(duì)水平面成30?的高度，其相應(yīng)的大氣光學(xué)質(zhì)量是多少？答：光線通過(guò)大氣層的路程，太陽(yáng)在頭頂正上方時(shí)，路程最短。我們把實(shí)際路程與此最短路程的比稱之為大氣光學(xué)質(zhì)量。簡(jiǎn)稱AM。大氣光學(xué)質(zhì)量表達(dá)式：能（e為太陽(yáng)和頭頂正上方成角度）當(dāng)太陽(yáng)在頭頂上方時(shí)，AM=1，稱為大氣光學(xué)質(zhì)量1的輻射。當(dāng)太陽(yáng)在相對(duì)水平面成30?時(shí)，二I：=_=一：一=2cos8cos60°10 .地球表面的標(biāo)準(zhǔn)光譜稱為AM1.5,輻射能量密度為1000W/m2;地球大氣

4、層外的標(biāo)準(zhǔn)光譜稱為AM0,輻射能量密度為1366W/m2。11 .北半球，正午時(shí)分太陽(yáng)高度角？式中各量表示什么？答：北半球正午時(shí)分太陽(yáng)高度角表達(dá)式：a=90°-0+6式中巾為觀測(cè)位置所處的緯度；B為偏向角，大小取決于所在一年中的天數(shù)，北半球：春分日和秋分日偏向角為0°,夏至日偏向角為23.45°,冬至日偏向角為-23.45°。在赤道地區(qū)（緯度為0?）,春分日和秋分日：太陽(yáng)處在頭頂時(shí)高度角為90?;在北回歸線處（大約在緯度23.5?）,夏至日，太陽(yáng)在頭頂正上方，其高度為90?。第二章1 .硅的晶體結(jié)構(gòu)為金剛石結(jié)構(gòu)。2 .求晶面的密勒指數(shù)？答：選一格點(diǎn)為原點(diǎn)

5、，并作出沿三軸線，在某族晶面中必有一個(gè)離原子最近的晶面，假設(shè)它在3個(gè)坐標(biāo)軸上的截面距分別為h1',h2',h3',用（h1,h2,h3）來(lái)標(biāo)志這個(gè)晶面系密勒指數(shù)：上工1%,注意：若晶面系和某軸線平行，截面距將為z所對(duì)應(yīng)白指數(shù)為0。WEG的密勒指數(shù)是（111）：的密勒指數(shù)是（0。1人DTHG的密勒指數(shù)是（120”3 .本征載流子濃度特點(diǎn)？載流子數(shù)目取決于什么？（Or:禁帶寬度，溫度與本征載流子濃度的關(guān)答：本征載流子濃度特點(diǎn)：本征材料中，導(dǎo)帶內(nèi)電子數(shù)n等于價(jià)帶內(nèi)的空穴總數(shù)p:n=p=ni為本征載流子濃度）。載流子的數(shù)目決定于材料的禁帶寬度和材料的溫度：寬禁帶會(huì)使得載流子很難

6、通過(guò)熱激發(fā)來(lái)穿過(guò)它，因此寬禁帶的本征載流子濃度一般比較低；可以通過(guò)提高溫度讓電子更容易被激發(fā)到導(dǎo)帶，同時(shí)提高了本征載流子的濃度。4 .V、III族摻雜半導(dǎo)體的平衡載流子濃度特點(diǎn)？少子濃度與摻雜水平的關(guān)系？答：摻雜后，平衡載流子濃度等于本征載流子濃度加上摻雜入半導(dǎo)體的自由載流子的濃度。y2門建NP«nP*N品u郢«pV族摻雜：""Nb,III族摻雜：Nd多子的濃度幾乎等于摻雜的載流子濃度。少子的濃度隨著摻雜水平的增加而減少。(ni5 .遷移率與摻雜濃度、有效質(zhì)量關(guān)系？遷移率與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系。答：遷移率:定義為單位電場(chǎng)作用下載流子獲得平均速度，反映了載流子在

7、電場(chǎng)作用下輸運(yùn)能力。隨著摻雜濃度的增加，遷移率減少。隨著有效質(zhì)量的增加，遷移率減小。對(duì)于非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體（摻雜濃度不是很高），電子擴(kuò)散系數(shù)與電子遷移率、空穴擴(kuò)散系數(shù)與空穴遷移率的關(guān)系：&二用/4二第二章1. 一個(gè)光子是被吸收還是透射取決于什么？（光子能量和禁帶寬度Eg）什么樣的情況下，光子能量才能被吸收？答：一個(gè)光子是被吸收還是透射取決于：光子能量Eph和禁帶寬度Eg。（1） Eph<Eg光子與半導(dǎo)體的相互作用很弱，半導(dǎo)體像是透明的，光子透射出半導(dǎo)體。（2） Eph>Eg光子能量被強(qiáng)烈吸收。（3） Eph=Eg光子的能量剛剛好足夠激發(fā)出一個(gè)電子-空穴對(duì)，能量被完全吸收。2.波長(zhǎng)

8、入，光弓S為Io的單色光入射到半導(dǎo)體表面，其反射率為Ro如果半導(dǎo)體對(duì)該波長(zhǎng)的吸收系數(shù)為&則光進(jìn)入半導(dǎo)體深度x的關(guān)系式為什么？光子通量N與半導(dǎo)體深度x的關(guān)系式是什么？如果減少的光能量全部用來(lái)產(chǎn)生電子一空穴對(duì)（即每吸收一個(gè)光子產(chǎn)生一個(gè)電子一空穴對(duì)），則電子一空穴對(duì)的產(chǎn)生率G與穿透半導(dǎo)體的深度x之間的關(guān)系是什么？答：1）I=（1-R）Ioe冰（a的單位為cm-1）（補(bǔ)充：吸收深度X與吸收系數(shù)a成反比例關(guān)系。對(duì)于給定波長(zhǎng)的光，吸收系數(shù)a決定了光束在進(jìn)入電池表面多深的距離X可以被吸收掉。吸收系數(shù)a的大小與材料（禁帶寬度）和光的波長(zhǎng)（光子能量）有關(guān)。光子能量越高，波長(zhǎng)越短，吸收系數(shù)越大，吸收深度越

9、短）2）（暫時(shí)不知道答案）3）G=a>oe必3 .半導(dǎo)體材料：GaAs,ZnO,GaN,Si,Ge,哪些是直接帶隙半導(dǎo)體、哪些是間接帶隙半導(dǎo)體？直接、間接帶隙半導(dǎo)體吸收光過(guò)程有什么不同？答：直接帶隙半導(dǎo)體：GaAs,ZnO,GaN；間接帶隙半導(dǎo)體：Si,Ge（補(bǔ)充：直接帶隙：價(jià)帶極大值和導(dǎo)帶極小值都位于k空間的原點(diǎn)上。直接躍遷。間接帶隙：價(jià)帶極大值和導(dǎo)帶極小值不位于k空間的原點(diǎn)上。間接躍遷。）1）直接帶隙半導(dǎo)體吸光過(guò)程：材料吸收光子能量后，將電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶留下空位。光子動(dòng)量很小，躍遷發(fā)生在同一豎直線上。2）間接帶隙半導(dǎo)體吸光過(guò)程：電子在躍遷過(guò)程中，光子提供電子躍遷所需的

10、能量，聲子提供躍遷所需的動(dòng)量，這樣躍遷可在光子能量較低的情況下發(fā)生。3）間接帶隙吸收過(guò)程需要另外的粒子，該過(guò)程的光吸收幾率比直接帶隙吸收情況小的多，所以吸收系數(shù)小。4 .輻射復(fù)合的特點(diǎn)是什么？在哪種帶隙半導(dǎo)體進(jìn)行得更有效？答：輻射復(fù)合中，來(lái)自導(dǎo)帶的電子與價(jià)帶的空穴直接結(jié)合并釋放一個(gè)光子。釋放的光子的能量近似于禁帶寬度，所以吸收率很低，大部分能夠飛出半導(dǎo)體。對(duì)于輻射復(fù)合：凈復(fù)合率=總的復(fù)合率-平衡時(shí)的產(chǎn)生率。輻射復(fù)合在直接帶隙半導(dǎo)體中進(jìn)行的更有效。5 .SRH復(fù)合的特點(diǎn)是什么？載流子被俘獲到缺陷能級(jí)的概率取決于什么？缺陷能級(jí)位于什么位置時(shí)，發(fā)生復(fù)合的概率最大？答：半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷會(huì)在禁帶間隙

11、中產(chǎn)生允許能級(jí)，這個(gè)缺陷能級(jí)引起經(jīng)由陷阱的復(fù)合。經(jīng)由陷阱的復(fù)合（SRH）:電子從導(dǎo)帶能級(jí)弛豫到缺陷能級(jí)，然后再弛豫到價(jià)帶，最后與一個(gè)空穴復(fù)合。載流子被俘獲到缺陷能級(jí)的概率取決于能級(jí)到導(dǎo)帶和禁帶的距離。處在禁帶中間的能級(jí)發(fā)生復(fù)合的概率最大。6 .LED燈和激光這類的半導(dǎo)體器件的主要復(fù)合機(jī)制是什么？硅太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，什么復(fù)合是主要的復(fù)合過(guò)程？答：輻射復(fù)合是LED燈和激光這類的半導(dǎo)體器件的主要復(fù)合機(jī)制。對(duì)硅太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，經(jīng)由陷阱的復(fù)合（SRH）為主要的復(fù)合過(guò)程。（補(bǔ)充：它的復(fù)合率取決于材料中的缺陷數(shù)量，所以當(dāng)太陽(yáng)能電池的摻雜量增加時(shí)，SHR復(fù)合率也將隨之增加。對(duì)硅太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，因?yàn)楣璨皇侵苯訋?/p>

12、半導(dǎo)體，電子不能直接從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，所以輻射復(fù)合并不是主要的復(fù)合過(guò)程。）7 .在硅中，少子壽命可以達(dá)到10肉。對(duì)于單晶硅太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，擴(kuò)散長(zhǎng)度通常在100-300四之間。第四章1.PN結(jié)內(nèi)建電勢(shì)的表達(dá)式,它與摻雜程度、禁帶寬度之間的關(guān)系。答：檔=EgkTlnNCNV2 .太陽(yáng)能電池基本工作原理。（具體過(guò)程：載流子的流動(dòng)）答：太陽(yáng)能電池是一種能直接把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電的電子器件。入射到電池的太陽(yáng)光通過(guò)同時(shí)產(chǎn)生電流和電壓的形式來(lái)產(chǎn)生電能。太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)當(dāng)光照射到半導(dǎo)體光伏器件上時(shí)，能量大于硅禁帶寬度的光子穿過(guò)減反射膜進(jìn)入硅中，在區(qū)、耗盡區(qū)、P區(qū)中激發(fā)出光生電子

13、空穴對(duì)。（1）在耗盡區(qū)外：光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)，由于沒(méi)有內(nèi)建電場(chǎng)的作用，并且多子濃度基本上不受光照效應(yīng)的影響，所以在光照下，少子濃度增加，會(huì)產(chǎn)生的擴(kuò)散電流。（2）P區(qū)內(nèi)：由于耗盡層靠近P區(qū)邊緣的電子濃度較低，所以P區(qū)內(nèi)光照產(chǎn)生的光生電子（少子）會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入耗盡區(qū)，再流入N型區(qū)，光生空穴（多子）留在P區(qū)；（3）N區(qū)內(nèi)：光照產(chǎn)生的光生空穴（少子）會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入耗盡區(qū)，進(jìn)而再流入P型區(qū)，光生電子（多子）留在N區(qū)。耗盡層內(nèi)的漂移電流、P區(qū)的電子擴(kuò)散電流、N區(qū)空穴擴(kuò)散電流的總和就是光生電流在P-N結(jié)兩側(cè)形成了正、負(fù)電荷的積累，使N區(qū)儲(chǔ)存了過(guò)剩的電子，P區(qū)有過(guò)剩的空穴，從而形成與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)。光生

14、電場(chǎng)除了部分抵消內(nèi)建電場(chǎng)的作用外，還使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，這就是光生伏打效應(yīng)。3 .電池外接負(fù)載時(shí)，光電流為II,正向結(jié)電流Ip,流過(guò)負(fù)載的電流的關(guān)系？答：I=IL-1P4 .太陽(yáng)能電池中工作電流與短路電流、工作電壓與開路電壓的關(guān)系？理想太陽(yáng)能電池的電壓與電流的關(guān)系表達(dá)式、暗電流表達(dá)式。答：1）短路電流是電池能輸出的最大電流。2）開路電壓是電池能輸出的最大電壓。3）理想太陽(yáng)能電池的電壓與電流的關(guān)系表達(dá)式:4）暗電流表達(dá)式:I44岫十、電4）（A為二極管的橫截面積）5 .太陽(yáng)能電池的輸出參數(shù)有哪些？開路電壓、填充因子、能量轉(zhuǎn)換效率的定義式什么，表達(dá)式是什

15、答：太陽(yáng)能電池的輸出參數(shù)：短路電流Isc、開路電壓Voc、填充因子FF、轉(zhuǎn)換效率Y1)短路電流:Isc=-IL(V=0)曦二一ln2)3)開路電壓:填充因子:FF定義式：q(填充因子%4k/TIt1(1=0)（補(bǔ)充：Voc大小主要取決于Il和I。）FF是電池的最大輸出功率Pm與開路Voc和Isc的乘積的比值）FF表達(dá)式：%In(限十0,72)%-1(式中v=Voc/(kT/q)>10時(shí))（補(bǔ)充：FF正常范圍：0.70.85）4）轉(zhuǎn)換效率：（定義為太陽(yáng)能電池輸出功率VIVIFFPm與進(jìn)入電池的太陽(yáng)輻射光功率Pin的比值）（補(bǔ)充:刀正常范圍：15%18%）6.實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的硅太陽(yáng)能電池在AM1

16、.5光譜下地最大開路電壓達(dá)到720mV,而商業(yè)用太陽(yáng)能電池通常為600mV7.當(dāng)電池溫度為300K時(shí)，面積為100cm2的硅太陽(yáng)能電池在100mW/cm2光照下，開路電壓為600mV,短路電流為3.3A。假設(shè)電池工作在理想狀況下，問(wèn)在最大功率點(diǎn)它的能量轉(zhuǎn)換效率是多少？答：在溫度為300k時(shí)，kT/q=25.85mV,因?yàn)閂oc=Voc/（kT/q）=600/25.85=23.25>10,所以：FF=%1"'%+在/?=匕二(23.25-ln(23.25+0.72)/(23.25+1)=0.83=(600X3.3X0.83)/(100X100)=16.4%第五章1 .禁帶

17、寬度與短路電流，開路電壓的關(guān)系？2 .開路電壓的大小主要取決于什么？其中最主要的影響因素是什么？3 .溫度與太陽(yáng)能電池的影響是什么？以硅太陽(yáng)能電池為例說(shuō)明。4 .短路電流的損失因素是什么？5 .太陽(yáng)能電池中，最常見的寄生電阻是什么？它們分別是由什么產(chǎn)生的？寄生電阻對(duì)電池最主要的影響是什么？6 .太陽(yáng)能電池的等效電路，電路中各部件的含義。7 .填充因子的計(jì)算：理想狀況下、僅串聯(lián)電阻影響時(shí)、僅分流電阻影響時(shí)，串聯(lián)電阻和分流電阻都存在時(shí)。8 .太陽(yáng)能電池的測(cè)試條件是什么？第六章1.由砂到單晶硅片的主要過(guò)程是什么？反應(yīng)式是什么？2,冶金級(jí)硅中主要的雜質(zhì)是什么？3 .單晶硅的生長(zhǎng)方法有哪些，目前使用最廣

18、泛的單晶硅片類型是什么？4,晶體硅電池板中由哪幾部分組成，各部分通常用用的材料是什么？5,晶體硅電池板中前表面封裝材料應(yīng)具有什么樣的特點(diǎn)？6,晶體硅電池板中前表面封裝密度的定義，它的大小取決于什么，它對(duì)太陽(yáng)能電池有什么影響？7 .光伏組件向外散發(fā)熱量可分為幾個(gè)過(guò)程，這些過(guò)程的原因是什么？8 .大多數(shù)光伏組件由36塊電池片串聯(lián)組成，以使輸出的電壓足以為12V的電池充電。9 .在互聯(lián)的電池中，什么是失配現(xiàn)象？出現(xiàn)失配時(shí)，整個(gè)光伏組件的輸出是有誰(shuí)決定的？會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？（會(huì)影響整個(gè)太陽(yáng)能電池方陣所發(fā)出的電力，從而產(chǎn)生熱斑現(xiàn)象）10 .兩個(gè)太陽(yáng)電池串聯(lián)時(shí)，下面兩種情況下，電池是怎么工作的：（1）正常工作時(shí)。（2）電池2被陰影遮擋50%時(shí)。出現(xiàn)第二種情況下，怎么解決這種失配現(xiàn)象，原理是什么？第七章1.舉例說(shuō)明太陽(yáng)能電池中減少光損失的方法。2,在光伏應(yīng)用中，設(shè)計(jì)減反膜的厚度和反射率，使波長(zhǎng)為0.6叩的光的反射