63第三章太阳能电池的材料种类及其物性PPT课件
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其主要的型態：
輻射損失 (Radiative Losses) 次能隙損失 (Sub Bandgap Losses)
熱游離損失 (Thermionic Losses)
太陽能電池 能量損失型態
輻射能量損失 次能隙能量損失 熱游離能量損失
圖3-3 代表性太陽能電池元件的能量損失型態
57
3-2太陽能電池的元件種類
圖3-1所示的。
矽型 太陽電池
化合物型
非晶系 結晶系 III-V 族 II-VI 族
單晶矽晶圓片 多晶矽晶圓片 多晶矽薄膜
圖3-1 代表性太陽 能電池材料 的種類以及 分類
有機 半導體型
有機薄膜太陽能電池 有機染料太陽能電池
52
3-1太陽能電池的材料種類
太陽能電池用多晶矽原材料的主要生產廠商：
德國Socmic公司 挪威REC公司 美國Hemlock Semiconductor公司 日本Tokuyama公司 德國Wacker Chemie公司 日本Mitsubishi Materials公司 美國MEMC Electronic Materials公司 美國ASiMi公司 (Advanced Silicon Materials LLC)
第三章 太陽能電池的材料種類 及其物性
3-1 3-2 3-3
太陽能電池的材料種類 太陽能電池的元件種類 太陽能電池的基本物性
內容大綱
本章節將討論以及探討的內容，主要有三 大部分：
太陽能電池的材料種類 太陽能電池的元件種類 太陽能電池的基本物性
52
3-1太陽能電池的材料種類
代表性太陽能電池材料的種類以及分類，如
多晶矽晶圓片
太陽電池
III-V 族
多晶矽薄膜
化合物型
II-VI 族
圖3-1 代表性太陽 能電池材料 的種類以及 分類
有機 半導體型
有機薄膜太陽能電池 有機染料太陽能電池
54
3-2太陽能電池的元件種類
太陽能電池的元件種類，因其接面形態的不同：
單接面型 (Single-Junction) 太陽能電池元件 多重接面型 (Multiple-Junction) 太陽能電池元件
62
3-3-1太陽能電池的材料物性
一次
45
平切角
{111} n 型
二次 平切角
圖3-8 代表性晶圓片的
{111} n型矽半導體、
{100} n型矽半導體、
一次
{111} p型矽半導體、
平切角
以及 {100} p型矽半
導體等示意圖
{111} p 型
半導體
二次
180
一次
平切角
平切角
{100} n 型
半導體
等。 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。
53
3-2太陽能電池的元件種類
代表性太陽能電池元件的種類以及分類，如圖3-1
所示的。
矽型
非晶系
單晶矽晶圓片
結晶系
55
3-2太陽能電池的元件種類
(a) 太 陽 能 電 池
單接面型的 多重接面型的
(b) 太 陽 能 電 池
同質接面型的 異質接面型的
(c) 太 陽 能 電 池 圖3-2 代表性太陽能電池元件的分類
堆疊型的 光波頻譜轉換型的 中間能帶型的 熱載子型的
55
3-2太陽能電池的元件種類
單能隙及單接面型太陽能電池的能量損失，
輸出特性 (Output Characteristics) 光譜感度特性 (Spectral Characteristics) 照度特性 (Illumination Characteristics) 溫度特性 (Temperature Characteristics) 非相配特性 (Miss Match Characteristics) 二極體特性 (Diode Characteristics)
電子電洞對再復合的基本機制：
光子的發射 (Light Emission) 聲子的發射 (Phonon Emission) 歐傑效應 (Auger Effect)
59
3-2太陽能電池的元件種類
光線
：電洞
：電子
p 型半導體
n 型半導體
電流
圖3-5 代表性太陽能電池元件的電子電洞對再復合機制
太陽能電池的元件種類，因其接面材質的不同：
同質接面型 (Homo-Junction) 太陽能電池元件 異質接面型 (Hetero-Junction) 太陽能電池元件
54
3-2太陽能電池的元件種類
第四世代太陽能電池的種類，依其元件結 構體的設計分類：
堆疊型 (Tandem) 光波頻譜轉換型 (Spectral Conversion) 中間能帶型 (Intermediate Band) 熱載子型 (Hot Carrier)
59
3-3-1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
62
3-3-1太陽能電池的材料物性
z
z
(001)
a
a
(010)
z
a [111]
o [100]
a
x (100)
a
y
o
a
x (110)
a
y
o
a
y
[110]
a
x (111)
圖3-7 代表性結晶方向 [100]、結晶方向族 <100>、結晶面 (100)、以及結晶 面族 {100} 的示意圖
64
3-3-2太陽能電池的基本特性
一、輸出特性 (Output Characteristics)
圖3-9 太陽電池元件的 電流 (i) - 電壓 (v) 特性關係圖
பைடு நூலகம்電流 (i)
9 .4 8 .4 7 .3 6 .3 5 .2 4 .3 3 .1 2 .1 1 .0 0 .0
能量釋放方式的種類：
能帶內的能量釋放 (Intra-Band Energy
Relaxation)
能帶間的能量釋放 (Inter-Band Energy
Relaxation)
太陽能電池
能帶內能量釋放
能量釋放型態
能帶間能量釋放
圖3-4 代表性太陽能電池元件的能量釋放型態
57
3-2太陽能電池的元件種類
一次
90
平切角
二次 平切角 {111} p 型
63
3-3-1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
65
3-3-1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
66
3-3-2太陽能電池的基本特性
太陽能電池元件的基本特性：
輻射損失 (Radiative Losses) 次能隙損失 (Sub Bandgap Losses)
熱游離損失 (Thermionic Losses)
太陽能電池 能量損失型態
輻射能量損失 次能隙能量損失 熱游離能量損失
圖3-3 代表性太陽能電池元件的能量損失型態
57
3-2太陽能電池的元件種類
圖3-1所示的。
矽型 太陽電池
化合物型
非晶系 結晶系 III-V 族 II-VI 族
單晶矽晶圓片 多晶矽晶圓片 多晶矽薄膜
圖3-1 代表性太陽 能電池材料 的種類以及 分類
有機 半導體型
有機薄膜太陽能電池 有機染料太陽能電池
52
3-1太陽能電池的材料種類
太陽能電池用多晶矽原材料的主要生產廠商：
德國Socmic公司 挪威REC公司 美國Hemlock Semiconductor公司 日本Tokuyama公司 德國Wacker Chemie公司 日本Mitsubishi Materials公司 美國MEMC Electronic Materials公司 美國ASiMi公司 (Advanced Silicon Materials LLC)
第三章 太陽能電池的材料種類 及其物性
3-1 3-2 3-3
太陽能電池的材料種類 太陽能電池的元件種類 太陽能電池的基本物性
內容大綱
本章節將討論以及探討的內容，主要有三 大部分：
太陽能電池的材料種類 太陽能電池的元件種類 太陽能電池的基本物性
52
3-1太陽能電池的材料種類
代表性太陽能電池材料的種類以及分類，如
多晶矽晶圓片
太陽電池
III-V 族
多晶矽薄膜
化合物型
II-VI 族
圖3-1 代表性太陽 能電池材料 的種類以及 分類
有機 半導體型
有機薄膜太陽能電池 有機染料太陽能電池
54
3-2太陽能電池的元件種類
太陽能電池的元件種類，因其接面形態的不同：
單接面型 (Single-Junction) 太陽能電池元件 多重接面型 (Multiple-Junction) 太陽能電池元件
62
3-3-1太陽能電池的材料物性
一次
45
平切角
{111} n 型
二次 平切角
圖3-8 代表性晶圓片的
{111} n型矽半導體、
{100} n型矽半導體、
一次
{111} p型矽半導體、
平切角
以及 {100} p型矽半
導體等示意圖
{111} p 型
半導體
二次
180
一次
平切角
平切角
{100} n 型
半導體
等。 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。
53
3-2太陽能電池的元件種類
代表性太陽能電池元件的種類以及分類，如圖3-1
所示的。
矽型
非晶系
單晶矽晶圓片
結晶系
55
3-2太陽能電池的元件種類
(a) 太 陽 能 電 池
單接面型的 多重接面型的
(b) 太 陽 能 電 池
同質接面型的 異質接面型的
(c) 太 陽 能 電 池 圖3-2 代表性太陽能電池元件的分類
堆疊型的 光波頻譜轉換型的 中間能帶型的 熱載子型的
55
3-2太陽能電池的元件種類
單能隙及單接面型太陽能電池的能量損失，
輸出特性 (Output Characteristics) 光譜感度特性 (Spectral Characteristics) 照度特性 (Illumination Characteristics) 溫度特性 (Temperature Characteristics) 非相配特性 (Miss Match Characteristics) 二極體特性 (Diode Characteristics)
電子電洞對再復合的基本機制：
光子的發射 (Light Emission) 聲子的發射 (Phonon Emission) 歐傑效應 (Auger Effect)
59
3-2太陽能電池的元件種類
光線
：電洞
：電子
p 型半導體
n 型半導體
電流
圖3-5 代表性太陽能電池元件的電子電洞對再復合機制
太陽能電池的元件種類，因其接面材質的不同：
同質接面型 (Homo-Junction) 太陽能電池元件 異質接面型 (Hetero-Junction) 太陽能電池元件
54
3-2太陽能電池的元件種類
第四世代太陽能電池的種類，依其元件結 構體的設計分類：
堆疊型 (Tandem) 光波頻譜轉換型 (Spectral Conversion) 中間能帶型 (Intermediate Band) 熱載子型 (Hot Carrier)
59
3-3-1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
62
3-3-1太陽能電池的材料物性
z
z
(001)
a
a
(010)
z
a [111]
o [100]
a
x (100)
a
y
o
a
x (110)
a
y
o
a
y
[110]
a
x (111)
圖3-7 代表性結晶方向 [100]、結晶方向族 <100>、結晶面 (100)、以及結晶 面族 {100} 的示意圖
64
3-3-2太陽能電池的基本特性
一、輸出特性 (Output Characteristics)
圖3-9 太陽電池元件的 電流 (i) - 電壓 (v) 特性關係圖
பைடு நூலகம்電流 (i)
9 .4 8 .4 7 .3 6 .3 5 .2 4 .3 3 .1 2 .1 1 .0 0 .0
能量釋放方式的種類：
能帶內的能量釋放 (Intra-Band Energy
Relaxation)
能帶間的能量釋放 (Inter-Band Energy
Relaxation)
太陽能電池
能帶內能量釋放
能量釋放型態
能帶間能量釋放
圖3-4 代表性太陽能電池元件的能量釋放型態
57
3-2太陽能電池的元件種類
一次
90
平切角
二次 平切角 {111} p 型
63
3-3-1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
65
3-3-1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
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3-3-2太陽能電池的基本特性
太陽能電池元件的基本特性：