第一章前言-義守大學(xué)

1、第三章 太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性,3-1太陽(yáng)能電池的材料種類3-2太陽(yáng)能電池的元件種類3-3太陽(yáng)能電池的基本物性,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,2,內(nèi)容大綱,本章節(jié)將討論以及探討的內(nèi)容，主要有三大部分：太陽(yáng)能電池的材料種類太陽(yáng)能電池的元件種類太陽(yáng)能電池的基本物性,52,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,3,3-1太陽(yáng)能電池的材料種類,代表性太陽(yáng)能電池材料的種類以及分類，如圖3-1所示的。,,圖

2、3-1 代表性太陽(yáng)能電池材料的種類以及分類,52,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,4,3-1太陽(yáng)能電池的材料種類,太陽(yáng)能電池用多晶矽原材料的主要生產(chǎn)廠商：德國(guó)Socmic公司挪威REC公司美國(guó)Hemlock Semiconductor公司日本Tokuyama公司德國(guó)Wacker Chemie公司日本Mitsubishi Materials公司美國(guó)MEMC Electronic Materials公司美國(guó)ASi

3、Mi公司 (Advanced Silicon Materials LLC) 等。美國(guó)Hemlock公司，是由美國(guó)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,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,5,3-2太陽(yáng)能電池的元件種類,代表性太陽(yáng)能電池元件的種類以及分類，如圖3-1所示的。,,圖3-1 代表性太陽(yáng)能電池材料的種類以及分

4、類,54,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,6,3-2太陽(yáng)能電池的元件種類,太陽(yáng)能電池的元件種類，因其接面形態(tài)的不同：?jiǎn)谓用嫘?(Single-Junction) 太陽(yáng)能電池元件多重接面型 (Multiple-Junction) 太陽(yáng)能電池元件太陽(yáng)能電池的元件種類，因其接面材質(zhì)的不同：同質(zhì)接面型 (Homo-Junction) 太陽(yáng)能電池元件異質(zhì)接面型 (Hetero-Junction) 太陽(yáng)能電池元件,,,54,第

5、三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,7,3-2太陽(yáng)能電池的元件種類,第四世代太陽(yáng)能電池的種類，依其元件結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)分類：堆疊型 (Tandem)光波頻譜轉(zhuǎn)換型 (Spectral Conversion)中間能帶型 (Intermediate Band)熱載子型 (Hot Carrier),,,,,55,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,8,3-2太陽(yáng)能電池的元件種類,,,,圖3-2　代表性太陽(yáng)能電池元件的分類,,,,

6、55,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,9,單能隙及單接面型太陽(yáng)能電池的能量損失，其主要的型態(tài)：輻射損失 (Radiative Losses)次能隙損失 (Sub Bandgap Losses)熱游離損失 (Thermionic Losses),3-2太陽(yáng)能電池的元件種類,,圖3-3　代表性太陽(yáng)能電池元件的能量損失型態(tài),57,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,10,能量釋放方式的種類：能帶內(nèi)的能量釋放 (Intr

7、a-Band Energy Relaxation) 能帶間的能量釋放 (Inter-Band Energy Relaxation),3-2太陽(yáng)能電池的元件種類,,圖3-4　代表性太陽(yáng)能電池元件的能量釋放型態(tài),,57,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,11,電子電洞對(duì)再?gòu)?fù)合的基本機(jī)制：光子的發(fā)射 (Light Emission)聲子的發(fā)射 (Phonon Emission)歐傑效應(yīng) (Auger Effect),3-2太陽(yáng)

8、能電池的元件種類,,,,59,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,12,,3-2太陽(yáng)能電池的元件種類,,圖3-5　代表性太陽(yáng)能電池元件的電子電洞對(duì)再?gòu)?fù)合機(jī)制,,,59,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,13,,3-3-1太陽(yáng)能電池的材料物性,,,,,,圖3-6代表性鑽石立方晶格結(jié)構(gòu) (a) 以及閃鋅礦立方晶格結(jié)構(gòu) (b) 的示意圖,62,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,14,,3-3-1太陽(yáng)能電池的材料物性,,

9、,,,,圖3-7　代表性結(jié)晶方向 [100]、結(jié)晶方向族 、結(jié)晶面 (100)、以及結(jié)晶面族 {100} 的示意圖,,62,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,15,,3-3-1太陽(yáng)能電池的材料物性,,,,,,,,圖3-8　代表性晶圓片的 {111} n型矽半導(dǎo)體、{100} n型矽半導(dǎo)體、{111} p型矽半導(dǎo)體、以及 {100} p型矽半導(dǎo)體等示意圖,63,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,16,3-3-1太陽(yáng)能電池的

10、材料物性,,,,,,,表3-1　不同種類太陽(yáng)能電池，其基本物性的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、以及發(fā)展方向,65,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,17,3-3-1太陽(yáng)能電池的材料物性,,,,,,,66,表3-1　不同種類太陽(yáng)能電池，其基本物性的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、以及發(fā)展方向,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,18,太陽(yáng)能電池元件的基本特性：輸出特性 (Output Characteristics)光譜感度特性 (Spectral Char

11、acteristics)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),3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,64,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,19,一、輸出特性 (Output Charact

12、eristics),3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,圖3-9太陽(yáng)電池元件的電流 (i) - 電壓 (v) 特性關(guān)係圖,67,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,20,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,,68,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,21,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,,68,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,22,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,,

13、圖3-10太陽(yáng)能電池元件的等效電路示意圖,69,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,23,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,,,圖3-11 太陽(yáng)能電池元件的電壓、電流、以及電功率的曲線關(guān)係示意圖,70,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,24,二、光譜感度特性,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,圖3-12太陽(yáng)能電池元件的光譜感度特性,71,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,25,三、照度

14、特性 在照度特性方面，太陽(yáng)光的照度大小，將影響太陽(yáng)能電池元件的電流 - 電壓特性,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,,圖3-13太陽(yáng)能電池元件的照度特性,72,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,26,四、溫度特性在溫度特性方面，半導(dǎo)體元件的能隙大小，將因材料、元件、以及製程等因素，而有所差異性的，如圖3-14所示,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,圖3-14太陽(yáng)能電池元件的溫度特性,,73,第三章

15、　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,27,五、非相配特性或不整合率特性 六、二極體特性太陽(yáng)能電池胞是由兩種不同屬性的半導(dǎo)體所構(gòu)成的二極體元件，而此一二極體元件特性即是太陽(yáng)能電池的二極體特性，如圖3-15所示,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,74,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,28,3-3-2太陽(yáng)能電池的基本特性,,,,,,,,,圖3-15太陽(yáng)能電池元件的二極體特,74,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　

16、P,29,在太陽(yáng)能電池胞及其模組的輸出量測(cè)方面，其輸出量測(cè)輸出量測(cè)是一種可變負(fù)載方式的，而其主要的量測(cè)方式：X-Y記錄器方式 (X-Y Record Measurement)電容負(fù)載方式 (Capacitance Loading Measurement)偏電壓電源方式 (Bias Voltage Source Measurement)電子負(fù)載方式 (Electronic Loading Measurement),3-3-3太陽(yáng)能

17、電池的特性量測(cè),,,,,,,,76,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,30,一、X-Y記錄器方式 在X-Y記錄器方式量測(cè)上，有電阻負(fù)載兩端子型的 (a) 以及電源負(fù)載四端子型的 (b) 等兩種，如圖3-16所示 X-Y記錄器量測(cè)方式 (X-Y Record Measurement)，是測(cè)量太陽(yáng)電池元件輸出特性的最簡(jiǎn)單的方法。在圖3-16(a) 所示,3-3-3太陽(yáng)能電池的特性量測(cè),,,,,,,,76,第三章　太陽(yáng)能電池的材料

18、種類及其物性　P,31,3-3-3太陽(yáng)能電池的特性量測(cè),,,,,,,,,圖3-16X-Y記錄器量測(cè)方式的基本原理示意圖,76,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,32,二、電容負(fù)載量測(cè)方式,3-3-3太陽(yáng)能電池的特性量測(cè),,,,,,,,,,圖3-17電容負(fù)載量測(cè)方式的基本原理示意圖,77,第三章　太陽(yáng)能電池的材料種類及其物性　P,33,三、偏電壓電源量測(cè)方式,3-3-3太陽(yáng)能電池的特性量測(cè),,,,,,,,,,圖3-18偏電壓