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第二章 太陽能電池的基本原理 及其結構 2-1 太陽能電池的基本原理 2-2 太陽能電池的基本結構 2-3 太陽能電池的製作.

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1 第二章 太陽能電池的基本原理 及其結構 2-1 太陽能電池的基本原理 2-2 太陽能電池的基本結構 2-3 太陽能電池的製作

2 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 2 內容大綱 本章節的內容,主要地是簡述式討論  太陽能電池的基本原理  太陽能電池的基本結構  太陽能電池的製作 28

3 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 3 2-1 太陽能電池的基本原理 表 2-1 物理式電池以及化學式電池的種類以及其分類 28

4 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 4 一般太陽能電池所使用的核心材料是半導 體材料,在自然界中的半導體材料種類:  有機半導體材料  無機半導體材料 在無機半導體材料方面:  矽系列半導體材料  化合物系列半導體材料  陶瓷系列半導體材料 2-1-1 量子力學以及光電效應 29

5 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 5 在矽材料之中,摻雜第五族的元素於其內, 則所形成的半導體是帶有較多電子的 n 型 半導體 倘若摻雜第三族的元素於其內,則所形成 的半導體是帶有較多電洞的 p 型半導體 當 p 型半導體以及 n 型半導體接合在一起的 時候,因為兩端的自由電子以及電洞濃度 不同而產生擴散現象, p 型半導體中的電 洞濃度較高的,而向 n 型半導體方面擴散 2-1-1 量子力學以及光電效應 31

6 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 6 2-1-1 量子力學以及光電效應 32 圖 2-2 p-n 接面型半導體 元件結構、能帶、 位能、以及電場分 布的示意圖

7 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 7 太陽電池元件以及發光二極體元件,均 是含有兩個電極的二端子型元件  太陽電池元件是光電效應  發光二極體元件是電光效應 2-1-1 量子力學以及光電效應 33

8 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 8 2-2 太陽能電池的基本結構 33 圖 2-3p-n 接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成

9 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 9 2-2 太陽能電池的基本結構 34 圖 2-3p-n 接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成

10 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 10 2-2 太陽能電池的基本結構 34 圖 2-4p-n 接面型太陽能電池元件的能帶示意圖

11 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 11 太陽能電池附有負載的等效電路 (Equivalent Circuit) ,包含:  電流源 (I L )  二極體飽和電流 (I S )  電阻 (R L ) 2-2 太陽能電池的基本結構 35 圖 2-5 太陽能電池元件附 有負載的 (a) 以及 無負載的 (b) 等效 電路

12 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 12 太陽能電池沒有負載的等效電路圖 如圖 2-5(b) 2-2 太陽能電池的基本結構 35 圖 2-5 太陽能電池元件附 有負載的 (a) 以及 無負載的 (b) 等效 電路

13 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 13 太陽能電池元件的理想電流 - 電壓 (I-V) 特性,可表示為: 此一公式所繪製的曲線,分布於直角座標 第四象限所圍的區域 所得四方形的面積大小即是最大輸出功率, 如圖 2-6(a) 所示 2-2 太陽能電池的基本結構 35

14 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 14 由圖 2-6(b) 可以得知:  短路電流 (Short Circuit Current, ISC)  開放電路或斷路電壓 (Open Circuit Voltage, VOC)  最大電流值 (Maximum Current, Im)  最大電壓值 (Maximum Voltage, Vm) 2-2 太陽能電池的基本結構 35

15 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 15 2-2 太陽能電池的基本結構 36 圖 2-6 太陽能 電池元件的電流 電壓關係曲線 (a) 以及短路電流、 斷路電壓、最大 電流值、以及最 大電壓值等參數 (b) 示意圖

16 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 16 太陽能電池元件的理想光電轉換效率或能量 轉換效率 ( ) 為: 形狀因子 (Fill Factor, FF) 的定義為: 2-2 太陽能電池的基本結構 37

17 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 17 若太陽能電池有串聯電阻負載的時候,則 其等效電路示意圖,如圖 2-7 所示 2-2 太陽能電池的基本結構 38 圖 2-7 太陽能電池有串聯電阻負載的等效電路示意圖

18 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 18 因接面使用材料的種類而區分,則太陽能 電池元件的種類:  同質接面型太陽能電池元件 (Homo-Junction Solar Cell)  異質接面型太陽能電池元件 (Hetero-Junction Solar Cell) 2-2 太陽能電池的基本結構 39

19 第二章 太陽能電池的基本原理及其結構 P 19 單晶圓片型矽太陽能電池的生產流程,其 內容如下: 2-3 太陽能電池的製作 43 圖 2-9 單晶圓片型矽太陽能電池的生產流程


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