硅太陽能電池是一個二極管,由p型硅(一般為硼摻雜)和n型硅(一般為磷摻雜)結(jié)合形成。當光照射電池時有很多種情形,如圖2-1所表現(xiàn)的那樣。
圖2-1:光在電池中的吸收特性
注:1.光在頂部電極的反射與吸收;2.電池表面反射3.理想吸收4.從電池底部反射-僅微弱吸收光5.反射后的吸收6.在底部電極的吸收
為了獲得最大功率的電池,電池必須設(shè)計成最大吸收(3)和反射后最大吸收(5)。
在p-n結(jié)中空間電荷區(qū)E將電子吸引到n區(qū)同時將空穴吸引到p區(qū)一邊。圖2.2描述了短路情況下理想的電荷流動。實際上一些電子空穴對如圖2.3所示在被收集前會消失。
通常情況下,電子空穴對的產(chǎn)生越靠近p-n結(jié),越容易收集。“收集載流子”是那些當V=0時產(chǎn)生的電流。電子空穴對在結(jié)擴散長度內(nèi)被收集的概率比較大就像在上述討論的那樣。
光照射在電池上時對于二極管來說只是增加了一個暗電流,因此二極管定律變成:
其中IL=光生電流。
圖2-2:理想電子空穴短路電流通過p-n結(jié)(h:空穴;e電子)。
圖2-3:可能的電子空穴對復合,沒有復合的載流子收集。
圖2-4 光對p-n 結(jié)電流-電壓特性的影響