第二章 太阳能电池原理 主讲：杨少林 材料科学与工程学院.

Presentation on theme: "第二章 太阳能电池原理 主讲：杨少林 材料科学与工程学院."— Presentation transcript:

1 第二章 太阳能电池原理 主讲：杨少林 材料科学与工程学院

2 2.1 半导体材料和太阳能光电材料 物体 电阻率 导体 半导体 绝缘体 Ω· CM <10e-4 10e-3~10e9
物体的导电能力，一般用材料电阻率的大小来衡量。电阻率越大，说明这种材料的导电能力越弱。下表给出以电阻率来区分导体，绝缘体和半导体的大致范围。 物体 电阻率 导体 半导体 绝缘体 Ω· CM <10e-4 10e-3~10e9 >10e9

3 2.1 半导体材料和太阳能光电材料 半导体材料的导电性能具有以下基本特性： 掺杂特性 温度特性 环境特性
掺入微量的杂质能显著改变半导体的导电能力。杂质含量的改变能引起载流子浓度的变化，半导体材料的电阻率随之发生很大变化。 温度特性 温度能显著改变半导体材料的导电性能。一般来说，半导体的导电能力随温度升高而迅速增加，即半导体具有负的温度系数，而金属的电阻率具有正的温度系数，且随温度变化很慢。 环境特性 半导体的导电能力还会随光照而发生变化（称为光电导现象）。此外其导电能力还会随所处环境的电场、磁场、压力和气氛的作用而变化。

4 2.1 半导体材料和太阳能光电材料 理想的太阳能电池材料应当具有以下条件：
直接带隙，能带宽度在1.1~1.7eV，接近1.4V可达到最大光电转换效率； 无毒，在地球上含量高。 较好的力学性能，便于加工； 较高的光电转换效率； 性能稳定，具有较长的使用寿命； 便于制备，特别是适合大面积，薄膜化生产。

5 2.2 半导体物理基础 2.2.1 固体的能带理论 电子壳层 不同支壳层电子 1s；2s，2p；3s，3p，3d；… 1s 2s 2p
电子能量 n=2 n=1 原子中的电子在原子核势场和其它电子的作用下，分列在不同的能级上，形成电子壳层，不同支壳层的电子分别用1s; 2s; 2p;3s;3p…等符号表示，每一壳层对应于确定的能量。 孤立原子的能级

6 2.2.1 固体的能带理论 电子的共有化运动 电子只能在相似壳层间转移； 最外层电子的共有化运动最显著；
当原子相互接近形成晶体时，不同原子的内外各电子壳层之间就有一定程度的交叠，相邻原子最外层交叠最多，内壳层交叠较少。原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而，电子可以在整个晶体中运动，这种运动称为电子的共有化运动。 电子只能在相似壳层间转移； 最外层电子的共有化运动最显著；

7 2.2.1 固体的能带理论 当两个原子相距很远时，如同两个孤立的原子，每个能级是二度简并的。当两个原子互相靠近时，每个原子中的电子除了受到本身原子势场的作用，还要受到另一个原子势场的作用，其结果是每一个二度简并的能级都分裂为二个彼此相距很近的能级，两个原子靠得越近，分裂得越厉害。

8 2.2.1 固体的能带理论 当N个原子靠近形成晶体时，由于各原子间的相互作用，对应于原来孤立原子的一个能级，就分裂成N条靠得很近的能级。使原来处于相同能级上的电子，不再有相同的能量，而处于N个很接近的新能级上。 这N个能级组成一个能带，这时电子不再属于某一个原子而是在晶体中作共有化运动。分裂的每一个能带都称为允带，允带之间因没有能级称为禁带。

9 2.2.1 固体的能带理论 满带：排满电子的能带—能量低的能带 导带： 未被电子填满的最低能带
价带：导带底下的那个满带—电子有可能跃迁到导带 Ev称为价带顶，它是价带电子的最高能量。 Ec称为导带底，它是导带电子的最低能量。 禁带：导带底与价带顶之间能带 禁带宽度（Eg）：导带底与价带顶之间的能量差 半导体的能带示意图

10 2.2.1 固体的能带理论

11 2.2.2 本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。 共价键中的两个电子，称为价电子。 价电子 Si 共价健
晶体中原子的排列方式 硅单晶中的共价健结构 共价键中的两个电子，称为价电子。

12 2.2.2 本征半导体 自由电子 本征半导体的导电机理 空穴 价电子
Si 价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。 这一现象称为本征激发。 温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。 空穴 价电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。

13 2.2.2 本征半导体 注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差；
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流 自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。 注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。

14 2.2.2 本征半导体  本征半导体的载流子的浓度 电子浓度ni :表示单位体积的自由电子数； 空穴浓度pi :表示单位体积的空穴数。
 本征半导体的载流子的浓度 电子浓度ni :表示单位体积的自由电子数； 空穴浓度pi :表示单位体积的空穴数。 结论 1. 本征半导体中 电子浓度ni = 空穴浓度pi； 2. 载流子的浓度与T有关。

15 2.2.3 杂质半导体 杂质半导体 掺入的三价元素如硼B、Al、铟In等， 形成P型半导体，也称空穴型半导体； 掺入杂质的本征半导体。
掺杂后半导体的导电率大为提高； 杂质半导体 掺入的五价元素如磷P、砷Se等， 形成N型半导体，也称电子型半导体。

16 2.2.3 杂质半导体  N (Negative 负）型半导体 +4 在本征半导体中掺入的五价元素如磷。
由于五价元素很容易贡献电子，因此将其称为施主杂质。施主杂质因提供自由电子而带正电荷成为正离子。 +5 +5 由热激发形成 杂质原子提供 空穴是少子 自由电子是多子

17 2.2.3 杂质半导体 N（ Negative 负）型半导体（电子型半导体） 特 点： 多数载流子：自由电子（主要由杂质原子提供）
少数载流子：空穴（ 由热激发形成） 掺 杂： 少量掺入五价杂质元素（如：磷，砷等）

18 2.2.3 杂质半导体  P （ Positive 正）型半导体 +4 在本征半导体中掺入的三价元素如硼。
因留下的空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质 因而也称为受主杂质。 +3 +3 杂质原子提供 由热激发形成 空穴是多子 自由电子是少子

19 2.2.3 杂质半导体 P（ Positive 正）型半导体（空穴型半导体） 特 点： 多子：空穴（主要由杂质原子提供）
少子：电子（ 由热激发形成） 掺 杂：少量掺入三价杂质（如硼、镓和铟等）

20 2.2.3 杂质半导体  杂质半导体的载流子浓度 在杂质型半导体中，多子浓度比本征半导体的浓度大得多，而少子浓度比本征半导体的浓度小得多，但两者乘积保持不变，并等于ni2 。

21 2.3 PN结 掺入杂质是一个绝妙的构想。P、N杂质半导体放在一起的效果会怎样？ P区 N区

22 2.3 PN结 N P P N 载流子要从浓度大 区域向浓度小的区域 扩散,称载流子的扩散 的运动 把载流子在电场作 用下的定向移动称
自由电子 P (1).两种半导体结合后，由于浓度差产生载流子的扩散运动 结果产生空间电荷区耗尽层（多子运动）。 把载流子在电场作 用下的定向移动称 为漂移运动 + + + + + + (2).空间电荷区产生建立了内电场产生载流子定向运动（漂移运动） + + + 空穴 + P N 当扩散运动↑内电场↑漂移运 动↑扩散运动↓动态平衡。 (3).扩散运动产生扩散电流；漂移运动产生漂移电流。 动态平衡时：扩散电流=漂移电流。 PN结内总电流=0。 PN结的宽度一定。

23 PN结的形成 2.3 PN结 内电场阻碍多子向对方的扩散 即阻碍扩散运动 同时促进少子向对方漂移 即促进了漂移运动 P区 N区 扩散运动
载流子从浓度大向浓度小 的区域扩散,称扩散运动 形成的电流成为扩散电流 扩散运动=漂移运动时 达到动态平衡 内电场

24 2.4 太阳能电池工作原理 P-N结的内建电场对两边的少数载流子恰恰是助其漂移运动的动力。所以不管什么原因，在P-N结区出现少数载流子的时候，它们都会迅速通过P-N结。 太阳能电池正是利用了光激发少数载流子通过P-N结而发电的。 空间电荷区 （P-N结） 内建电场方向后果 扩散运动方向后果 半导体P-N结的形成[1]

25 2.4 太阳能电池工作原理 太阳能电池中的P-N结一般都是通过扩散工艺形成的。 例如，在N型半导体中，扩散一定的受主杂质（3价元素），这一个扩散层就会从N型变成P型，并形成一个P-N结。这个结是从N型向P型转变中制成的，称为P+-N结。 如果在P型半导体中，扩散一定的施主杂质（5价元素），这一个扩散层就会从P型变成N型，并形成一个N+-P结（也是一种P-N结）。 空间电荷区 （P-N结） 内建电场方向后果 扩散运动方向后果 半导体P-N结的形成[1]

26 2.4 太阳能电池工作原理 半导体的光吸收 光吸收：光照射到物体上，有一部分会被物体吸收，如果入射光的能量为I0，则在距离物体表面x处的光的能量为： 半导体材料的本征光吸收：光照到半导体材料上时，价带中的电子吸收的能量大于禁带宽度，那么电子会由价带跃迁到导带，产生电子空穴对，称为本征吸收。——光电导现象 本征吸收条件： 本征吸收限：

27 2.4 太阳能电池工作原理 太阳能电池是以半导体P-N结上接受太阳光照产生光生伏特效应为基础，直接将光能转换成电能的能量转换器。 其工作原理是：当太阳光照射到半导体表面，半导体内部N区和P区中原子的价电子受到太阳光子的冲击，通过光辐射获取到超过禁带宽度Eg的能量，脱离共价健的束缚从价带激发到导带，由此在半导体材料内部产生出很多处于非平衡状态的电子和空穴对。

28 2.4 太阳能电池工作原理 光伏效应 如果外电路处于开路状态，那么这些光生电子和空穴积累在pn结附近，使p区获得附加正电荷，n区获得附加负电荷，这样在P-N结上产生一个光生电动势，这一现象称为光伏效应（ Photoelectric effect）．

29 2.4 太阳能电池工作原理 一般希望有更多的先激发载流子中的少数载流子能运动到P-N结区，通过P-N结对少数载流子的牵引作用而漂移到对方区域，对外形成与P-N结势垒电场方向相反的光生电场。 一旦接通外电路，即可有电能输出。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串并联的方式组合在一起，构成光伏电池组件，便会在太阳能的作用下输出功率足够大的电能。

30 2.4 太阳能电池工作原理 ①是指在电池表面被反射回去的一部分光线；
②是指刚进电池表面被吸收生成电子-空穴对的光线，其中大部分是吸收系数较大的短波光线。它们来不及达到P-N结就很快地被复合还原。所以它们对产生光生电动势没有贡献； ① ② ③ ③ ④ ⑤ ⑥ 上电极 P-N结 下电极 N P 光伏电池受光照情况

31 2.4 太阳能电池工作原理 ③是指在P-N结附近被吸收生成电子-空穴对的那部分光线，它们是使太阳能电池能够有效发电的有用光线。这些光生非平衡少数载流子在P-N结特有的漂移作用下产生光生电动势； ① ② ③ ③ ④ ⑤ ⑥ 上电极 P-N结 下电极 N P 光伏电池受光照情况 ④是指辐射到电池片深处，距离P-N结较远的地方才被吸收的光线，它们与光线②的情况相同，虽能产生电子-空穴对，在P-N较远处被复合，只有极少部分能产生光生电动势；

32 2.4 太阳能电池工作原理 ⑤是指被电池吸收，但是由于能量较小不能产生电子-空穴对的那部分光线，它们的能量只能使光伏电池加热，温度上升；
⑥是指没有被电池吸收而透射过去的少部分光线。 ① ② ③ ③ ④ ⑤ ⑥ 上电极 P-N结 下电极 N P 光伏电池受光照情况

33 2.4 太阳能电池工作原理 由此可见，能够产生光生电动势的主要是光线③。所以应该尽可能地增加它们的比例数量，才能提高光伏电池的光电转换效率。
所谓光电转换效率，是指受光照的太阳能所产生的最大输出电功率与入射到该电池受光几何面积上全部光辐射功率的百分比。 ① ② ③ ③ ④ ⑤ ⑥ 上电极 P-N结 下电极 N P 光伏电池受光照情况

34 2.4 太阳能电池工作原理 当光伏电池的上电极和下电极接上负载电路之后，光线③部分是如何在外电路上形成电流的过程。
正是由于这些靠近P-N结的光生少数载流子，在P-N结的漂移作用下，N区的电子留在N区，空穴流向P区；P区的空穴留在P区，电子流向N区，构成光生电场。 a＇ b＇ b c＇ c a 光子 d e g f 下电极 上电极 导电体 负极 N P 状态Ⅰ 状态Ⅱ 电子 空穴 电子流动方向 标定电流方向 光伏电池产生电流示意图[3]

35 2.4 太阳能电池工作原理 从外电路看，P区为正，N区为负，一旦接通负载，N区的电子通过外电路负载流向P区形成电子流；电子进入 P区后与空穴复合，变回成中性，直到另一个光子再次分离出电子-空穴对为止。 人们约定电流的方向与正电荷的流向相同，与负电荷的流向相反。于是光伏电池与负载接通后，电流是从P区流出，通过负载而从N区流回电池。 a＇ b＇ b c＇ c a 光子 d e g f 下电极 上电极 导电体 负极 N P 状态Ⅰ 状态Ⅱ 电子 空穴 电子流动方向 标定电流方向 光伏电池产生电流示意图[3]

36 2.5 太阳能电池的特性参数 2.5.1.标准测试条件 光源辐照度：1000W/m2 ； 测试温度： 25±20C ；
AM1.5地面太阳光谱辐照度分布。

37 2.5.2 太阳能电池的等效电路 (1) .理想的太阳电池等效电路 理想的太阳电池等效电路如图所示。
当连接负载的太阳电池受到光照射时，太阳电池可看做是产生光生电流Iph的恒流源。 与之并联的有一个处于正偏置下的二极管，通过二极管P-N结的漏电流ID称为暗电流，是在无光照时，由于外电压作用下P-N结内流过的电流，其方向与光生电流方向相反，会抵消部分光生电流。

38 2.5.2 太阳能电池的等效电路 (1) .理想的太阳电池等效电路 暗电流ID表达式为：
式中 I0——反向饱和电流，在黑暗中通过P-N结的少数载流子的空穴电流和电子电流的代数和； U——等效二极管的端电压； q——电子电量； T——绝对温度； A——二极管曲线因子，取值在1~2之间。 因此，流过负载两端的工作电流为：

39 2.5.2 太阳能电池的等效电路 (2) 实际的太阳电池等效电路 太阳电池本身还有电阻，一类是串联电阻，另一类是并联电阻（又称旁路电阻）;
串联电阻主要是由于半导体材料的体电阻、金属电极与半导体材料的接触电阻、扩散层横向电阻以及金属电极本身的电阻四个部分产生的Rs; 其中扩散层横向电阻是串联电阻的主要形式，串联电阻通常小于1Ω；

40 2.5.2 太阳能电池的等效电路 (2) 实际的太阳电池等效电路 太阳电池本身还有电阻，一类是串联电阻，另一类是并联电阻（又称旁路电阻）;
并联电阻是由于电池表面污染、半导体晶体缺陷引起的边缘漏电或耗尽区内的复合电流等原因产生的旁路电阻Rsh，一般为几千欧。实际的太阳电池等效电路如图所示。

41 2.5.2 太阳能电池的等效电路 (2) 实际的太阳电池等效电路
在旁路电阻Rsh两端的电压为Uj=（U+IRs），因此流过旁路电阻Rsh的电流为Ish=（U+IRs）/Rsh而流过负载的电流为：

42 2.5.2 太阳能电池的等效电路 (2) 实际的太阳电池等效电路
显然，太阳电池的串联电阻越小，旁路电阻越大，越接近于理想的太阳电池，该太阳电池的性能也越好。 目前的太阳电池制造工艺水平，在要求不很严格时，可以认为串联电阻接近于零，旁路电阻趋近于无穷大，也就可当做理想的太阳电池看待。

43 2.5.2 太阳能电池的等效电路 (2) 实际的太阳电池等效电路
实际的太阳电池等效电路还应该包含由于P-N结形成的结电容和其他分布电容，但考虑到太阳电池是直流设备，通常没有交流分量，因此这些电容的影响也可以忽略不计。

44 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 伏安特性曲线 由上式可知，当负载R从0变到无穷大时，负载R两端的电压U和流过的电流I之间的关系曲线，即为太阳电池的负载特性曲线，通常称为太阳电池的伏安特性曲线，以前也按习惯称为I-V特性曲线。

45 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (1) 伏安特性曲线 实际上，通常并不是通过计算，而是通过实验测试的方法来得到。
在太阳电池的正负极两端，连接一个可变电阻R，在一定的太阳辐照度和温度下，改变电阻值，使其由0（即短路）变到无穷大（即开路），同时测量通过电阻的电流和电阻两端的电压。 在直角坐标图上，以纵坐标代表电流，横坐标代表电压，测得各点的连线，即为该电池在此辐照度和温度下的伏安特性曲线，如图所示。

46 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (2) 开路电压 在一定的温度和辐照度条件下，太阳电池在空载（开路）情况下的端电压，也就是伏安特性曲线与横坐标的交点所对应的电压，通常用Uoc来表示。

47 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (2) 开路电压 对于一般的太阳电池，可近似认为接近于理想的太阳电池，即太阳电池的串联电阻值为零，旁路电阻为无穷大。当开路时，I=0，电压U即为开路电压Uoc， 太阳电池的开路电压Uoc与电池面积大小无关，一般单晶硅太阳电池的开路电压约为450~600mV，最高可达700mV左右。

48 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (3) 短路电流 在一定的温度和辐照度条件下，太阳电池在端电压为零时的输出电流，也就是伏安特性曲线与纵坐标的交点所对应的电流，通常用Isc来表示。由下式可知： 当U=0时，Isc=Iph。 太阳电池的短路电流Isc与太阳电池的面积大小有关，面积越大，Isc越大，一般1cm2的单晶硅太阳电池Isc=16~30mA。

49 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (4) 填充因子（曲线因子）
填充因子是表征太阳电池性能优劣的一个重要参数，定义为太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流的乘积之比，通常用FF(或CF)表示： 式中 IscUoc——极限输出功率； ImUm——最大输出功率。

50 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (4) 填充因子（曲线因子）
在太阳电池伏安特性曲线图上，通过开路电压所作垂直线与通过短路电流所作水平线和纵坐标及横坐标所包围的矩形面积A，是该电池有可能达到的极限输出功率值； 通过最大功率点所作垂直线和水平线与纵坐标及横坐标所包围的矩形面积B，是该电池的最大输出功率值； 两者之比，就是该电池的填充因子，即 FF=B/A。

51 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (4) 填充因子（曲线因子）
太阳电池的串联电阻越小，旁路电阻越大，则填充因子越大，该电池的伏安特性曲线所包围的面积也越大，表示伏安特性曲线越接近于正方形，这就意味着该太阳电池的最大输出功率越接近于所能达到的极限输出功率，因此性能越好。

52 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (5)最大功率点 在一定的太阳辐照度和工作温度的条件下，伏安特性曲线上的任何一点都是工作点，工作点和原点的连线称为负载线； 负载线斜率的倒数即为负载电阻RL的值，与工作点对应的横坐标为工作电压U，纵坐标为工作电流I。 电压U和电流I的乘积即为输出功率。

53 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (5)最大功率点 调节负载电阻RL到某一值Rm时，在曲线上得到一点M，对应的工作电流Im和工作电压Um的乘积为最大，即 则称M点为该太阳电池的最佳工作点（或最大功率点），Im为最佳工作电流，Um为最佳工作压，Rm为最佳负载电阻，Pm为最大输出功率。

54 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (5)最大功率点 通过伏安特性曲线上的某个工作点，作一水平线，与纵坐标相交点为I；再作一垂直线，与横坐标相交点为U。 这两条线与横坐标和纵坐标所包围的矩形面积，在数值上就等于电压U和电流I的乘积，即输出功率。 伏安特性曲线上的任意一个工作点，都对应一个确定的输出功率。

55 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (5)最大功率点 不同的工作点输出功率也不一样，但总可以找到一个工作点，其包围的矩形（OImMUm）面积最大，也就是其工作电压U和电流I的乘积最大，因而输出功率也最大，该点即为最佳工作点，即 在此最大功率点，有dPm/dU =0，因此有：

56 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (5)最大功率点 由图看出，如果太阳电池工作在最大功率点左边，也就是电压从最佳工作电压下降时，输出功率要减少；而超过最佳工作电压后，随着电压的上升，输出功率也要减少。 通常太阳电池所标明的功率，是指在标准工作条件下最大功率点所对应的功率。

57 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (5)最大功率点 实际工作时，往往并不是在标准测试条件下工作，而且一般也不一定符合最佳负载的条件，再加上一天中太阳辐照度和温度也在不断变化，所以真正能够达到额定输出功率的时间很少。 有些光伏系统采用“最大功率跟踪器”，可在一定程度上增加输出的电能。

58 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (6) 太阳电池的转换效率
太阳电池接受光照的最大功率与入射到该电池上的全部辐射功率的百分比称为太阳电池的转换效率，即 。

59 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (6) 太阳电池的转换效率 式中 Um、Im——最大输出功率点的电压、电流；
At——包括栅线面积在内的太阳电池总面积（也称全面积）； Pin——单位面积入射光的功率。 。

60 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (6) 太阳电池的转换效率 研究表明，造成太阳能电池能量损失的主要因素有：
①第一位的损失是热损失，光生载流子对能很快地将能带多余的能量以热的形式损失掉。为减少热损失，可设法让通过电池的光子能量恰好大于能带能量，使光子的能量激发出的光生载流子无多余的能量可损失。

61 2.5.3 太阳能电池的主要技术参数 (6) 太阳电池的转换效率 研究表明，造成太阳能电池能量损失的主要因素有：
②另一主要损失是电子空穴对引起的。为减少电子空穴结合所造成的损失，可设法延长光生载流子寿命，这可通过消除不必要的缺陷来实现。 ③还有一部分能量是由p-n结和接触电压损失引起的。为减少p-n结的接触电压损失，可通过聚焦太阳光以加大光子密度的方法来实现。

62 2.6 太阳能电池的分类 2.6.1 按电池结构分类 同质结太阳能电池 由同一种半导体材料所形成的pn结称为同质结 异质结太阳能电池
2.6 太阳能电池的分类 2.6.1 按电池结构分类 同质结太阳能电池 由同一种半导体材料所形成的pn结称为同质结 异质结太阳能电池 由两种禁带宽度不同的半导体材料形成的结称为异质结 肖特基结太阳能电池 利用金属-半导体界面上的肖特基势垒而构成的太阳能电池 薄膜太阳能电池 利用薄膜技术将非常薄的半导体光电材料铺在非半导体的衬底上构成的光伏电池 叠层太阳能电池 将两种对光波吸收能力不同的半导体材料叠在一起构成的光伏电池

63 2.6.2 按用途分类 空间太阳能电池 地面太阳能电池 用于地面阳光发电系统的太阳能电池 光敏传感器
在人造卫星、宇宙飞船、空间工作站、无人机等航空航天领域应用的太阳能电池 地面太阳能电池 用于地面阳光发电系统的太阳能电池 光敏传感器 光照在太阳能电池上，太阳能电池两极之间就能产生电压，连成回路，就有电流流过，光照强度不同，电流的大小也不一样，因此可以作为光敏传感器使用。

64 2.6.3 按光电转换机理分类 传统太阳能电池 主要是指那些吸收光子产生电子-空穴对（载流子）及载流子传输同时进行的太阳能电池，如硅太阳能电池、硫化镉太阳能电池、砷化镓太阳能电池等 激子太阳能电池 主要是指那些吸收光子产生激发态，再发生电子转移的太阳能电池。此类太阳能电池吸收光能和传输电荷分别由染料和半导体承担，如有机太阳能电池、塑料太阳能电池、量子阱电池等

65 2.6.4 按基体材料分类 太阳能电池 硅太阳能电池 结晶系太阳能电池 单晶硅太阳能电池 非晶硅太阳能电池 非晶太阳能电池
无机化合物太阳能电池 单晶化合物太阳能电池 多晶化合物太阳电池 有机化合物太阳能电池

66 本章习题 1. 理想太阳能电池材料具有哪些特性？ 2. 什么是p-n结？p-n结是怎样形成的？ 3. 太阳能电池的工作原理是什么？ 4. 太阳能电池的主要技术参数是什么?