太阳能电池重点答案(前4章)

第一章

1.法国物理学家Edmond Becquerel 于1839 年首先观察到光伏效应。

2.1883 年美国科学家Charles fritts 制造了历史上第一个太阳能光电池。

3.1954 年贝尔实验室的科学家研制出了第一块现代太阳能电池，转换效率达到6%，这是太阳能

电池发展史上一个重要里程碑。

4.2000 年德国首先颁布可再生能源法。

5.光子的能量？能量（eV）与波长（μm）的关系。（计算）

答：光子的能量：E(J) = hf = hc/λ

能量与波长的关系：E (eV ) = 1.24 / λ（μm）。光的能量与波长成反比。

6.太阳的能量主要来源于太阳内核发生核聚变反应（氢转换成氦），这些能量以电磁波的形式向四

方辐射：太阳表面温度高达6000 k。

7.太阳光照射在距离D 处的球面，入射到物体的光强为？（计算）

答：（式中，Isun为太阳的表面辐射功率强度）

8.大气效应主要在哪些方面影响着地球表面的太阳辐射？

答：

1）由大气吸收、散射和反射引起的太阳辐射能量的减少。

2）由于大气对某些波长的较为强烈地吸收和散射而导致光谱含量的变化。

3）当地大气层的变化引起入射光能量、光谱和方向的额外改变。

引起的太阳辐射能量的减少：导致光谱含量的变化。

（特殊的气体包括：臭氧（O3），二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）都能强烈地吸收能量与其分子键能相近的光子。从而改变太阳的光谱含量，使得辐射光谱曲线深深地往下凹。

然而空气分子和尘埃，却是通过对光的吸收和散射成为辐射能量减少的主要因素）

9.什么叫光学大气质量？太阳在相对水平面成30˚的高度，其相应的大气光学质量是多少？

答：光线通过大气层的路程，太阳在头顶正上方时，路程最短。我们把实际路程与此最短路程的比称之为大气光学质量。简称AM。大气光学质量表达式：

（θ为太阳和头顶正上方成角度）

当太阳在头顶上方时，AM=1，称为大气光学质量1的辐射。

当太阳在相对水平面成30˚时，

10.地球表面的标准光谱称为AM1.5，辐射能量密度为1000 W/m2；地球大气层外的标准光谱称为

AM0，辐射能量密度为1366 W/m2。

11.北半球，正午时分太阳高度角？式中各量表示什么？

答：北半球正午时分太阳高度角表达式：

式中ф为观测位置所处的纬度；δ为偏向角，大小取决于所在一年中的天数，北半球：春分日和秋分日偏向角为0°，夏至日偏向角为23.45°，冬至日偏向角为-23.45°。

在赤道地区（纬度为0˚），春分日和秋分日：太阳处在头顶时高度角为90˚；在北回归线处（大约在纬度23.5˚），夏至日，太阳在头顶正上方，其高度为90˚。

第二章

1.硅的晶体结构为金刚石结构。

2.求晶面的密勒指数？

答：选一格点为原点，并作出沿三轴线，在某族晶面中必有一个离原子最近的晶面，假设它在3个坐标轴上的截面距分别为h1',h2',h3',用（h1,h2,h3）来标志这个晶面系－密勒指数：

注意：若晶面系和某轴线平行，截面距将为∞。所对应的指数为0。

3.本征载流子浓度特点？载流子数目取决于什么？（Or：禁带宽度，温度与本征载流子浓度的关

系）

答：本征载流子浓度特点：本征材料中，导带内电子数n等于价带内的空穴总数p：n=p=ni （ni 为本征载流子浓度）。

载流子的数目决定于材料的禁带宽度和材料的温度：

宽禁带会使得载流子很难通过热激发来穿过它，因此宽禁带的本征载流子浓度一般比较低；

可以通过提高温度让电子更容易被激发到导带，同时提高了本征载流子的浓度。

4.V、III 族掺杂半导体的平衡载流子浓度特点？少子浓度与掺杂水平的关系？

答：掺杂后，平衡载流子浓度等于本征载流子浓度加上掺杂入半导体的自由载流子的浓度。

V族掺杂：，III族掺杂：

多子的浓度几乎等于掺杂的载流子浓度。

少子的浓度随着掺杂水平的增加而减少。

5.迁移率与掺杂浓度、有效质量关系？迁移率与扩散系数的关系。

答：

迁移率μ：定义为单位电场作用下载流子获得平均速度，反映了载流子在电场作用下输运能力。

随着掺杂浓度的增加，迁移率减少。

随着有效质量的增加，迁移率减小。

对于非简并半导体（掺杂浓度不是很高），电子扩散系数与电子迁移率、空穴扩散系数与空穴迁移率的关系：

第三章

1.一个光子是被吸收还是透射取决于什么？（光子能量和禁带宽度Eg）什么样的情况下，光子能

量才能被吸收？

答：一个光子是被吸收还是透射取决于：光子能量Eph和禁带宽度Eg。

（1）Eph

（2）Eph>Eg 光子能量被强烈吸收。

（3）Eph=Eg 光子的能量刚刚好足够激发出一个电子-空穴对，能量被完全吸收。

2.波长λ，光强为I o的单色光入射到半导体表面，其反射率为R。如果半导体对该波长的吸收系数

为α，则光进入半导体深度x 的关系式为什么？光子通量N 与半导体深度x 的关系式是什么？

如果减少的光能量全部用来产生电子—空穴对（即每吸收一个光子产生一个电子—空穴对），则电子—空穴对的产生率G 与穿透半导体的深度x 之间的关系是什么？

答：

1）I = (1−R) I o e–α x（α的单位为cm-1）

（补充：吸收深度x与吸收系数α成反比例关系。

对于给定波长的光，吸收系数α决定了光束在进入电池表面多深的距离x可以被吸收掉。

吸收系数α的大小与材料（禁带宽度）和光的波长（光子能量）有关。

光子能量越高，波长越短，吸收系数越大，吸收深度越短）

2）（暂时不知道答案）

3）G = αN o e–α x