【课堂】太阳能电池材料及半导体材料的介绍

太阳能发电作为清洁能源领域的佼佼者目前倍受业界注目。如果回应感兴趣，就带上你理解太阳能电池的包含和涉及的光伏材料。

　　太阳能发电装置，一般来说被称作太阳能电池，需要必要将太阳光能切换为电能。在太阳能电池板中，太阳获释的光子使半导体材料的外层电子瓦解原子键的束缚。当电子受迫在同一方向运动时，之后可以产生电流，为电子设备供电或向电网运送电力。

　　自从法国物理学家Alexandre-EdmondBequerel首次将光伏稍晚1839年电技术理论化至今，光伏发电仍然是科研领域的主题之一。目前，随着美国、日本和欧洲的主要研究团队在加快前进各自太阳能系统的产业化，光伏产业国际市场也持续不断扩大。

　　光伏组件　　虽然光伏发电系统的构成材料各异，但所有的组件都还包括若干层从向光面到腹光面的材料。太阳光首先穿越保护层（一般来说为玻璃），然后通过半透明认识层转入到电池内部。

在组件的中心是导电材料，这一层材料吸取光子，进而已完成光生电流。而其中的半导体材料各不相同明确的光伏系统市场需求。　　在导电层材料下面是已完成电路导通的背金属层。

填充薄膜层在背金属层下面，其起到是使光伏组件透气热力学。一般来说光伏组件背部不会加到额外的保护层，保护层材料为玻璃、铝合金或塑料。

　　半导体材料　　光伏发电系统中的半导体材料可以是硅、多晶薄膜或单晶薄膜。硅材料还包括单晶硅、多晶硅和非晶硅。单晶硅具备规则的结构，它比多晶硅光电转换率低。

　　非晶硅中的硅原子是随机产于的，其光电转换率也高于单晶硅，但是与晶体硅比起，它能捕捉到更好的光子，同时在非晶硅中加到锗或碳展开合金化可以强化其这一特性。　　铜铟硒（Copperindiumdiselenide,CIS）、碲化镉(cadmiumtelluride,CdTe)和薄膜硅都是常用的多晶薄膜材料，而光电转换率较高的材料如砷化镓（galliumarsenide，GaAs）也一般来说包括单晶硅薄膜材料。上述材料都因其独有的性能而用作特定的光伏发电领域。

这些特性还包括：结晶度、带上隙大小、吸取性能和加工深浅程度。　　外部因素对半导体的影响　　晶体结构中的原子排序顺序要求了半导体材料的结晶度，而太阳能电池的电荷传输、电流密度和能量切换效率都要受到结晶度的影响。半导体材料的带隙是使电子从束缚状态过渡到权利状态（即容许电子传导）所需的大于能量。

带上隙大小一般来说以Eg回应，它叙述的是价带和导带的能量劣。半导体材料的价带是较低能级，导带是低能级。吸收系数用作密切相关某特定波长的光子击穿介质的距离，它要求了光子被介质吸取的能力。吸收系数由电池材料和被吸取光子的波长要求。

　　各种半导体材料和器件的成本和加工深浅程度各不相同多种因素，还包括材料的种类和用于规模，生产周期以及电池在沉积室内的迁入特性。在明确的光伏发电市场需求中，每一个因素都将起着最重要起到。

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