新能源节能技术—半导体原理.pptx

模块五 新能源节能技术 项目3 半导体原理;;第一代：单晶硅和多晶硅两种 单晶硅电池转换效率最高，但生产成本高。 第二代：薄膜太阳能电池 基于薄膜技术基础之上，主要采用非晶硅及氧化物等为材料。效率比第一代低，但生产成本最低。 第三代：化合物薄膜太阳能电池（铜铟硒（CIS））等及薄膜Si系太阳能电池。 转化效率高，低成本，存在潜在庞大的经济效应。;; 生产工艺：;; (3)非晶硅太阳能电池(Amorphous-Si) 非晶硅(又称?-Si)太阳能电池一般是用高频辉光放电等方法使硅烷(SiH4)气体分解沉积而成的。非晶硅的禁带宽度为1.7eV，通过掺硼或掺磷可得到P型?-Si或N型?-Si。 非晶硅中由于原子排列缺少结晶硅中的规则性，缺陷多，因此单纯的非晶硅P-N结中，隧道电流往往占主导地位，使其呈现无整流特性，不能制作太阳能电池。; 三种硅基太阳能电池性能分析;;;;;;;;;基本原理： 染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入到紧邻的TiO2 导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入 TiO2 导带中的电于最终进入导电膜 , 然后通过外回路产生光电流。;;各类太能能性能比较;各类太阳能性能比较;各类太阳能性能比较;各类太阳能性能比较;一、本征半导体; ;;当硅原子形成硅单晶时，每个硅原子与四个最近临硅原子共享它们的价电子，形成共价结合。在绝对零度时，所有的电子都被束缚在这些共价键上，电子不能在外电场的作用下自由运动。;如果共价键中的电子获得足够的能量，就可以摆脱共价键的束缚，成为在晶体中自由运动的电子。这时在原来的共价键上就留下了一个空位，因为邻键上的电子可以跳过来填补这个空位，从而使空位转移到邻键上去。所以，空位也是可以移动的。这种可以自由移动的空位被称为空穴。半导体就是靠着电子和空穴的移动来导电的。电子和空穴统称为载流子。;载流子数目的控制－掺杂;半导体术语中的掺杂是指控制半导体中特殊杂质原子的数量，从而有目的地增加电子或空穴的浓度 几乎所有半导体器件的制造中都会控制半导体材料中掺入的杂质数量，通常杂质浓度的范围??（1014～1020）cm-3。 纯净的单晶半导体称为本征半导体，掺入微量杂质的半导体叫杂质半导体或非本半征半导体。;掺入在半导体中的杂质原子，能够向半导体中提 供导电的电子而本身成为带正电的离子（此过程称为杂质电离），这种杂质称为施主杂质，如 在Si中掺入V族的P 和As。;受主(Acceptor)掺杂;2、本征半导体的结构;两种载流子;二 杂质半导体;（一）、N 型半导体;;？问题：;（二）、P 型半导体;？问题：;结论：;（三）、杂质半导体的示意表示法;问题：杂质半导体为何呈现电中性?;按一定的制造工艺，将P、N型半导体制作在同一块硅片上，其界面形成PN结、; 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。;PN 结的形成;;;;1.空间电荷区中载流子很少，可忽略，又称该区为耗尽层。;2. PN结的单向导电性;PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成多子扩散电流（几个mA-几A），PN结处于导通状态。