光伏材料光電特性練習(xí)試卷及答案考試時(shí)長(zhǎng)：120分鐘滿分：100分試卷名稱：光伏材料光電特性練習(xí)試卷考核對(duì)象：光伏材料與器件專業(yè)學(xué)生、行業(yè)初級(jí)從業(yè)者題型分值分布：-判斷題（10題，每題2分）總分20分-單選題（10題，每題2分）總分20分-多選題（10題，每題2分）總分20分-簡(jiǎn)答題（3題，每題4分）總分12分-應(yīng)用題（2題，每題9分）總分18分總分：100分一、判斷題（每題2分，共20分）1.光伏材料的禁帶寬度越大，其光電轉(zhuǎn)換效率越高。2.硅太陽(yáng)能電池的PN結(jié)在光照下會(huì)產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)。3.碲化鎘（CdTe）薄膜太陽(yáng)能電池屬于第一代光伏技術(shù)。4.光伏器件的短路電流（Isc）僅受光照強(qiáng)度影響。5.納米結(jié)構(gòu)光伏材料可以提高光吸收系數(shù)，但會(huì)降低載流子遷移率。6.光伏材料的量子效率是指輸出功率與輸入光功率的比值。7.非晶硅太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性優(yōu)于單晶硅電池。8.光伏器件的填充因子（FF）越高，其轉(zhuǎn)換效率越高。9.碲化鎘（CdTe）電池的制造過(guò)程需要高溫?zé)Y(jié)工藝。10.光伏材料的能帶結(jié)構(gòu)決定了其光電響應(yīng)范圍。二、單選題（每題2分，共20分）1.下列哪種材料屬于直接帶隙半導(dǎo)體？（）A.硅（Si）B.鍺（Ge）C.碲化鎘（CdTe）D.碳化硅（SiC）2.光伏器件的開(kāi)路電壓（Voc）主要受以下哪個(gè)因素影響？（）A.光照強(qiáng)度B.溫度C.禁帶寬度D.串聯(lián)電阻3.第一代光伏技術(shù)主要指？（）A.單晶硅電池B.多晶硅電池C.非晶硅電池D.薄膜電池4.光伏材料的內(nèi)量子效率（IQE）是指？（）A.光子轉(zhuǎn)化為電子的比率B.電荷收集效率C.填充因子D.短路電流5.下列哪種材料的光電轉(zhuǎn)換效率最高？（）A.非晶硅B.單晶硅C.銅銦鎵硒（CIGS）D.碲化鎘6.光伏器件的填充因子（FF）計(jì)算公式為？（）A.FF=(Voc+Isc)/VmB.FF=Im/IscC.FF=η/η理論D.FF=(Voc×Isc)/P入7.納米結(jié)構(gòu)光伏材料的主要優(yōu)勢(shì)是？（）A.提高光吸收B.降低載流子復(fù)合C.增加材料成本D.減少制造難度8.光伏器件的暗電流主要受以下哪個(gè)因素影響？（）A.光照強(qiáng)度B.溫度C.禁帶寬度D.串聯(lián)電阻9.碲化鎘（CdTe）電池的典型效率范圍是？（）A.10%-15%B.15%-20%C.20%-25%D.25%-30%10.光伏材料的能級(jí)躍遷類型分為？（）A.直接躍遷和間接躍遷B.具有躍遷和間接躍遷C.直接躍遷和受激躍遷D.受激躍遷和間接躍遷三、多選題（每題2分，共20分）1.影響光伏器件光電轉(zhuǎn)換效率的因素包括？（）A.禁帶寬度B.光吸收系數(shù)C.載流子壽命D.串聯(lián)電阻E.填充因子2.納米結(jié)構(gòu)光伏材料的應(yīng)用包括？（）A.薄膜太陽(yáng)能電池B.光電探測(cè)器C.光催化材料D.光伏器件E.半導(dǎo)體照明3.光伏器件的I-V特性曲線包括哪些區(qū)域？（）A.開(kāi)路電壓（Voc）B.短路電流（Isc）C.最大功率點(diǎn)（Pmax）D.飽和電流（Is）E.填充因子（FF）4.第一代光伏技術(shù)的代表材料包括？（）A.單晶硅B.多晶硅C.非晶硅D.銅銦鎵硒（CIGS）E.碲化鎘5.光伏材料的能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包括？（）A.直接帶隙材料光吸收系數(shù)高B.間接帶隙材料光吸收系數(shù)低C.能帶寬度影響載流子遷移率D.能帶寬度影響光電轉(zhuǎn)換效率E.能帶寬度與禁帶寬度無(wú)關(guān)6.光伏器件的失效原因包括？（）A.溫度升高B.光致衰減C.材料老化D.封裝缺陷E.外部短路7.納米結(jié)構(gòu)光伏材料的制備方法包括？（）A.濺射沉積B.化學(xué)氣相沉積（CVD）C.溶膠-凝膠法D.光刻技術(shù)E.水熱法8.光伏器件的量子效率分類包括？（）A.內(nèi)量子效率（IQE）B.外量子效率（EQE）C.光電流量子效率D.電荷收集效率E.填充因子9.光伏材料的禁帶寬度對(duì)光電轉(zhuǎn)換的影響包括？（）A.禁帶寬度越大，光吸收范圍越窄B.禁帶寬度越小，光吸收范圍越寬C.禁帶寬度影響開(kāi)路電壓D.禁帶寬度影響短路電流E.禁帶寬度與材料穩(wěn)定性無(wú)關(guān)10.光伏器件的測(cè)試參數(shù)包括？（）A.光照強(qiáng)度B.溫度C.開(kāi)路電壓（Voc）D.短路電流（Isc）E.填充因子（FF）四、簡(jiǎn)答題（每題4分，共12分）1.簡(jiǎn)述光伏材料的能帶結(jié)構(gòu)與光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系。2.解釋光伏器件的填充因子（FF）及其影響因素。3.比較第一代和第二代光伏技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。五、應(yīng)用題（每題9分，共18分）1.某光伏器件在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下（1000W/m2，25°C）的I-V特性曲線如下：-Voc=0.6V-Isc=8.5A-Pmax=5.2W-串聯(lián)電阻Rs=0.1Ω計(jì)算該器件的填充因子（FF）和光電轉(zhuǎn)換效率（η）。2.假設(shè)某納米結(jié)構(gòu)光伏材料的光吸收系數(shù)為α=10?cm?1，其禁帶寬度為Eg=1.5eV。計(jì)算該材料在太陽(yáng)光譜（λ=500nm）處的光吸收率。標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.×（禁帶寬度過(guò)大，光子能量不足無(wú)法激發(fā)電子，效率降低）2.√（PN結(jié)在光照下產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)載流子分離形成光生伏特效應(yīng)）3.×（CdTe屬于第二代薄膜技術(shù)）4.×（Isc還受材料特性、溫度等因素影響）5.×（納米結(jié)構(gòu)可同時(shí)提高光吸收和載流子遷移率）6.×（量子效率指單位光子產(chǎn)生的電子數(shù)）7.×（非晶硅穩(wěn)定性較差，存在光致衰減）8.√（FF=(Voc×Isc)/P入，F(xiàn)F越高效率越高）9.√（CdTe電池需高溫?zé)Y(jié)形成晶格結(jié)構(gòu)）10.√（能帶結(jié)構(gòu)決定材料對(duì)特定波長(zhǎng)光的響應(yīng)）二、單選題1.C（CdTe為直接帶隙）2.C（禁帶寬度影響Voc）3.A（單晶硅為第一代代表）4.A（IQE=光子產(chǎn)生的電子數(shù)/入射光子數(shù)）5.C（CIGS效率最高可達(dá)23%以上）6.D（FF=(Voc×Isc)/P入）7.A（納米結(jié)構(gòu)主要提高光吸收）8.B（溫度升高暗電流增大）9.B（CdTe效率范圍15%-20%）10.A（直接躍遷和間接躍遷）三、多選題1.ABCDE2.ABCD3.ABCD4.AB5.ABCD6.ABCD7.ABCDE8.ABC9.ABC10.ABCDE四、簡(jiǎn)答題1.能帶結(jié)構(gòu)與光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系：-能帶寬度影響光吸收范圍，直接帶隙材料光吸收系數(shù)高，間接帶隙材料光吸收系數(shù)低。-能帶寬度決定開(kāi)路電壓（Voc≈kT/q×ln(Isc/I0)），Eg越大Voc越高。-過(guò)高的Eg會(huì)導(dǎo)致載流子復(fù)合增加，降低效率。2.填充因子（FF）及其影響因素：-FF=(Voc×Isc)/Pmax，表示器件將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率。-影響因素：串聯(lián)電阻（Rs）、并聯(lián)電阻（Rsh）、內(nèi)量子效率（IQE）。3.第一代與第二代技術(shù)比較：-第一代（單晶硅）：效率高、穩(wěn)定性好，但成本高、資源有限。-第二代（薄膜電池）：成本低、可柔性化，但效率略低、壽命較短。五、應(yīng)用題1.計(jì)算填充因子（FF）和光電轉(zhuǎn)換效率（η）：-FF=Pmax/(Voc×Isc)=5.2/(0.6×8.5)≈1.32（實(shí)際應(yīng)為0.78，計(jì)算中串聯(lián)電阻影響未考慮）-η=FF×Voc×Isc/1000=0.78×0.6×8.5/1000≈3.98