1、，半導(dǎo)體和太陽熱能，科系教育(物理學(xué)):虛化，太陽能電池是半導(dǎo)體材料加工制造的。也就是說，牙齒材料在低溫下相當(dāng)于絕緣體。但是有能量和熱量的時候，成為有用的導(dǎo)體。牙齒技術(shù)成熟后，大部分太陽能電池生產(chǎn)以硅為原料，但從長遠(yuǎn)來看，研究其他材料可以替代硅。1/49，半導(dǎo)體，半導(dǎo)體是什么？2/49，固體材料分為超導(dǎo)材料、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體、3/49，4/49，原子的能量級，電子的能量級分為量子化、H，5/49，電子的空洞化運(yùn)動、6(2)，9/49，半導(dǎo)體的引線，價格范圍和頻帶寬度，價格范圍：0K條件下電子充電的能量最高的頻帶頻帶頻帶帶：0K條件下電子未填充的能量最低的頻帶帶頻帶帶帶帶帶：頻帶下和價格范圍

2、頻帶頂部之間的頻帶帶寬度：頻帶下和價格范圍頂部之間的能量差異，費(fèi)米能量水平(EF)，電子和孔，13/49，價電子，價電子得到一定的能量(溫度上升或照明)后，可以擺脫原子核的束縛，變成自由電子(包括負(fù)電)，共價鍵中還剩下一個叫空穴(包括正電荷)的空位。本征半導(dǎo)體的傳導(dǎo)機(jī)器，牙齒現(xiàn)象稱為本征刺激。溫度越高，晶體產(chǎn)生的自由電子就越多。由于自由電子，外部電場的作用，空穴通過吸引相鄰原子的價電子來填補(bǔ)。牙齒原子有一個洞，結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(相當(dāng)于正電荷的運(yùn)動)。14/49，半導(dǎo)體兩端加上外部電壓，半導(dǎo)體中有兩個電流(1)自由電子補(bǔ)充定向運(yùn)動電子電流(2)價錢電子補(bǔ)充空穴電流，(1)本晶半導(dǎo)體的載流子很

3、少，導(dǎo)電性很差。(2)溫度越高，流通量越大，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性也越好。因此，溫度對半導(dǎo)體器件的性能有很大影響。注：自由電子和霍爾都稱為載體。自由電子和空穴成對，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的生成和復(fù)合達(dá)到動態(tài)平衡時，半導(dǎo)體的載流子保持一定的數(shù)量。15/49，2。雜質(zhì)半導(dǎo)體(N型半導(dǎo)體)，5價元素混合，額外的電子，磷原子在室溫下可以變成自由電子，失去電子后變成正離子，在本晶半導(dǎo)體中混合微量雜質(zhì)(某種元素)，形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。在n型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)流子，空穴是少數(shù)流子。摻雜后自由電子的數(shù)量大幅增加，自由電子傳導(dǎo)被稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體，這種半導(dǎo)體的主要傳導(dǎo)方式。16/49，2。雜質(zhì)半導(dǎo)體

4、(P型半導(dǎo)體)，摻雜后孔數(shù)大幅增加，孔傳導(dǎo)成為這種半導(dǎo)體的主要傳導(dǎo)方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。三價元素混合，在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)流子，自由電子是少數(shù)流子。氘原子，電子為負(fù)離子，空穴，17/49，但是由于數(shù)量的關(guān)系，起到傳導(dǎo)作用的主要是多邊的。粗略地認(rèn)為多邊和雜質(zhì)濃度相同。，18/49，N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體的比較，19/49，(a)本晶半導(dǎo)體，(b)N型半導(dǎo)體，(c)P型半導(dǎo)體，(c)20/49，擴(kuò)散運(yùn)動和擴(kuò)散電流擴(kuò)散運(yùn)動：流子擴(kuò)散，載流子運(yùn)動方式和電流、擴(kuò)散電流大小與載流子濃度梯度成正比。濃度差擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散電流、擴(kuò)散力、21/49、漂移運(yùn)動和雜散電流漂移運(yùn)動：載流子在電場力作用下

5、的運(yùn)動稱為漂移運(yùn)動。漂移電流：載波漂移運(yùn)動形成的電流稱為漂移電流。電流載體運(yùn)動方式和電流，雜散電流大小與電場強(qiáng)度成正比。電位差漂移運(yùn)動雜散電流、電場力、22/49、PN結(jié)的形成，在同一半導(dǎo)體基板上分別形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在接觸面上形成PN結(jié)。PN結(jié)和半導(dǎo)體二極管，23/49，P型半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體，擴(kuò)散結(jié)果空間電荷區(qū)域逐漸擴(kuò)大，空間電荷區(qū)域擴(kuò)大。內(nèi)部電場越強(qiáng)，漂移運(yùn)動越強(qiáng)，漂移使空間電荷區(qū)域變薄。一，多子擴(kuò)散，24/49，所以擴(kuò)散和漂移的相反運(yùn)動最終會達(dá)到平衡，這就像兩個區(qū)域之間沒有電荷運(yùn)動，空間電荷區(qū)域的厚度是固定的。第二，元件漂移，25/49，空間電荷區(qū)域，N型區(qū)

6、域，P型區(qū)域，前衛(wèi)V，V0，26/49，1?？臻g電荷區(qū)沒有載流子。2 .空間電荷區(qū)的電場干擾P的空穴。n區(qū)的電子(都是多邊)干擾對方移動(擴(kuò)散運(yùn)動)。3 .p區(qū)的電子和N區(qū)的空穴(均為器件)數(shù)量有限，因此由此形成的電流很少。27/49，太陽能電池的結(jié)構(gòu)，28/49，太陽能電池的發(fā)電原理，為什么硅能吸收光？光刺激可以中斷孔劉耦合，產(chǎn)生自由電子。原子把電子刺激到誘導(dǎo)臺。硅的帶隙寬度為1.1eV (1100nm)。29/49，太陽能電池的發(fā)電原理，光生螺栓效應(yīng)(以硅太陽能電池為例):當(dāng)光照射在太陽能電池上，光從介面層吸收時，具有足夠能量的光子可以在P型硅和N型硅中產(chǎn)生電子，從而產(chǎn)生電子-空穴對。介面

7、層附近的電子和空穴在復(fù)合之前因空間電荷的電場作用徐璐分離。電子向帶正電的N區(qū)同時向帶負(fù)電的P區(qū)移動。通過介面層的電荷分離，在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生可測試的外部電壓。此時，可以在硅的兩側(cè)放入電極，接近電壓表。30/49，限制光伏轉(zhuǎn)換效率的因素，光損失傳記損失串行電阻損失3%，反射損失13%短波損失43%透射損失，光公共電子帶地球復(fù)合，表面復(fù)合(前后表面)材料復(fù)合：復(fù)合中心復(fù)合，他的理論最高效率：25%，31/49，傳統(tǒng)化石能源，不可再生，環(huán)境污染，能源枯竭，可再生能源：風(fēng)能，地?zé)?，水力，潮汐能，太陽熱能等能源結(jié)構(gòu)曹征，每年排放的二氧化碳高達(dá)210萬噸的化石能源開采最高峰2022太陽能電池逐漸在宇宙航

8、空等特殊的傳記使用場所進(jìn)入地面應(yīng)用。4KW屋頂家用光伏系統(tǒng)可以滿足普通家庭的傳記需求，每年排放的CO2數(shù)量相當(dāng)于一輛家用轎車的年排放量。由于材料、結(jié)構(gòu)、工藝等的持續(xù)改善，目前太陽能電池價格低于70年代的1%。預(yù)計10年內(nèi)，美國、日本、歐洲的太陽能電池能源發(fā)電成本將與火力發(fā)電競爭。目前年均增長率為35%，是能源技術(shù)領(lǐng)域增長最快的產(chǎn)業(yè)。能源材料21世紀(jì)太陽能新技術(shù)，33/49，太陽能電池種類，無機(jī)太陽能電池半導(dǎo)體硅(單晶、多晶、非晶體、復(fù)合等)化合物半導(dǎo)體(GaAs、CuInSe2、CdTe、InP等)有機(jī)太陽能電池太陽熱能園林燈、太陽熱能發(fā)電用系統(tǒng)、村寨電力獨(dú)立系統(tǒng)、光伏水泵(飲用水或灌溉)、通

9、信電源、石油輸油管陰極保護(hù)、光纜通信泵站電源、海水談話系統(tǒng)、市區(qū)公路標(biāo)志、高速公路公路標(biāo)志等。歐洲和美國等發(fā)達(dá)國家將光復(fù)發(fā)展納入了城市用傳記系統(tǒng)及邊遠(yuǎn)地區(qū)的自然系統(tǒng)村莊供電系統(tǒng)的發(fā)展方向。太陽能電池與建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成了工業(yè)化的趨勢。35/49，用戶太陽熱能電源1。小型電源10-100W是用于高原、島嶼、牧區(qū)、邊防哨所等遠(yuǎn)程無電地區(qū)的軍民生活傳記(如照明、電視、錄音機(jī)等太陽熱能電源太陽熱能逆變器36/49、2)。37/49，3。光電泵：無電地區(qū)深井飲用、灌溉、38/49、交通領(lǐng)域(例如航道燈、交通/鐵路信號燈、交通警告/標(biāo)志燈、路燈、高空障礙物等、高速公路/鐵路無線電話亭)、39/，40/49，石油、海洋、氣象領(lǐng)域石油管道和水池門陰極保護(hù)太陽熱能電源系統(tǒng)，石油鉆井平臺生活和費(fèi)翔電源供應(yīng)設(shè)備，海洋檢查設(shè)備，氣象/水文觀測設(shè)備等風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星的太陽能電池，41/49，海洋氣象監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，42/49；43/49，