鋰電池光電化學

引光太引光太陽能電池利用半導體材料的電子特性，把陽光直接轉換為電能1.硅太1.硅太陽能單晶硅太陽電池：采用單晶片制造制造，性能穩(wěn)定，轉換效率高。目前轉換效率已達到16%--18%多晶多晶硅太陽電池：作為原料同大小、不同取向的晶粒構換效率達到15%--17%多晶多晶硅太陽電池生直拉直拉法拉制單晶示意圖及非晶硅非晶硅太陽電池：一般采用頻輝光放電等方法使硅烷氣體分解沉積而成。一般在P層與N層之間加入較厚的I層。非晶硅太陽電池的厚度不到1μm，不1/100，降低制造成本。目前轉換效率為5%--8%，最高效率達14.6%，層疊的最高效率可達21.0%微晶硅微晶硅太陽電池：在接近室的低溫下制備，特別是使用大量氫氣稀釋的硅烷，可以生成晶粒尺寸10nm的微晶硅薄膜，薄膜厚度一般在2---3μm，目前轉換效率為10%以上2.單2.單晶化合物太陽電池：主要有化鎵太陽電池（如圖）。砷化鎵的能隙為V，是單結電池中效率最高的電池，但價格昂貴，且砷有毒，所以極少多晶化合物多晶化合物太陽電池：主要有碲化鎘太陽電池（如圖，銅銦鎵硒太陽電池碲化鎘太陽電池是最早發(fā)展的太陽電池之一，工藝過程簡單，制造成本低，轉換效率超過16%，不過鎘元素可能造成環(huán)境污染。銅銦鎵硒太陽電池在基地上成績銅銦鎵硒薄膜，基地一般采用玻璃，也可用不銹鋼作為柔性襯底。實驗室最高效率接近20%，成品組件達到13%，是目前薄膜電池中效率最高的電池光伏效（Photovoltaic光激發(fā)：自由電子－空穴對光伏效（Photovoltaic光激發(fā)：自由電子－空穴對結電荷積累光生電ESi(24.7%),p-Si(19.8%),半導體太陽能電合適的禁帶寬度Eg。Eg對于光伏合適的禁帶寬度Eg。Eg對于光伏電池轉換效率的影響是雙向的：較高的光電轉換效率。能量轉換效率與Eg值等、少數(shù)載流子壽命材料性質有關便于工業(yè)化應用，包括資源、成本、環(huán)境等方面的因素耗盡PN內建當入射輻射作用在PN結區(qū)時，本征吸收產生光生電子與空穴在內建電場的作用下做漂移運動，電子被內建電場拉到區(qū)，空穴被拉耗盡PN內建當入射輻射作用在PN結區(qū)時，本征吸收產生光生電子與空穴在內建電場的作用下做漂移運動，電子被內建電場拉到區(qū)，空穴被拉到區(qū)。結果區(qū)帶正電，區(qū)帶負電，形成伏特電壓?？臻gN光I將PN結兩端用導線連起來，電路中有光I將PN結兩端用導線連起來，電路中有電流流過，電流的方向由區(qū)流經外電路至N區(qū)。若將外電路斷開，就可測出光生電動勢。PN顯然，雜質電離產生的電子濃度就是雜質（磷）的濃度ND顯然，雜質電離產生的電子濃度就是雜質（磷）的濃度ND ND于0而本征半導體硅的本征載流子濃度，在T=300Kn0ni1.5摻雜前后電子濃度的變化 4D0電子濃度的增加意味著雜質半導體導電能力遠大于本征半導體。 2n摻雜后ni104n0104故2n 2n摻雜后ni104n0104故2n ii104i表明，在N型半導體中熱激發(fā)產生的空穴濃度比本征載流子濃度還要低，本例中僅為本征載流子濃度的萬在該N型半導體中多數(shù)載流子與少數(shù)載流子的10400PNPN如果在一塊半導體單晶中同時摻PNPN如果在一塊半導體單晶中同時摻入三價元素與五價元素，其雜質濃度如圖7（b）所示，在（a）PNPN結最重要的特性是單向0lx（b）PN結內建電PNPN結內建電PN結邊界兩邊既然分布有數(shù)量相等的正負空間電荷，必定形成一個電場，稱為內建電場E內建電場的出現(xiàn)，引起兩①阻止多數(shù)載流子的繼續(xù)擴散（故空間電荷區(qū)又稱為阻層②引起少數(shù)載流子的漂流過PN結的EPN結空間電荷區(qū)形成后，流過PN結的流有流過PN結的EPN結空間電荷區(qū)形成后，流過PN結的流有PN①多數(shù)載流子形成的擴I擴②少數(shù)載流子形成的漂I（a）流過PN這兩種電流方向相反，如圖（a）所示流過PN結的P1N2III方12內電場方I擴I起I擴I起初，內建電場較I擴I隨著內建電場逐漸增強，I擴減小，而I漂增加擴散運動與漂移運動達到動態(tài)平衡，如圖（b）動態(tài)平衡情流過PN結的凈電流為零PN結邊界載動態(tài)平衡狀態(tài)下，PN結邊界兩邊載流子如圖PN圖中符號說PN結邊界載動態(tài)平衡狀態(tài)下，PN結邊界兩邊載流子如圖PN圖中符號說0n—N型半導體熱平衡狀態(tài)下的電子濃度000—N型半導體熱平衡狀態(tài)空穴x0xxPn0—P型半導體熱平衡狀態(tài)電子PN結兩邊載0—P型半導體熱平衡狀態(tài)空穴0內建內建電場E在PN結中產生的電位差稱為內建電位差VB該電位差實際上就是兩內建內建電場E在PN結中產生的電位差稱為內建電位差VB該電位差實際上就是兩種不同類型半導體材料之間的接觸電位差。如圖所示，內建電位差的存在對多數(shù)載流子而言，相當于是一個“勢壘阻止其擴散，故空間電荷區(qū)又稱為勢壘EPN可以VBln0qn0(電位k是玻爾茲曼xxk8.63105K1.381023K0壘電容勢壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當外加電壓使PN結上降發(fā)生變化時，離壘電容勢壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當外加電壓使PN結上降發(fā)生變化時，離子薄層的厚度也相應地隨之改變，這相當PN結中存的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放PN+——+OVV勢壘電容示擴散電容擴散電容是由多子擴散后，在PN的另一側面積累而形成的。因PN結正偏時擴散電容擴散電容是由多子擴散后，在PN的另一側面積累而形成的。因PN結正偏時，由N區(qū)擴散到P區(qū)的電子，與外。剛擴散過來的電子就堆積在P緊靠PN結的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。反之，由P區(qū)擴散到N區(qū)的空穴，在N區(qū)內也形成類似的濃度梯圖所RPNxO擴散電容示當當外加正向電壓不同時，擴散電流即外電路電流的大小也就不同。所以PN結兩側堆積的多子的濃度梯度分布也不同，這就相當于電容的充過程。勢壘電容和擴散電容均是非線性短路電流ISC，理想情況下為光生電流I2.開路電壓暗特kT短路電流ISC，理想情況下為光生電流I2.開路電壓暗特kTln(ILVOqI0輸出二極管飽和3.填充因子VFFVmpI 是輸出特