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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 新能源材料 » 【交流】为什么太阳能电池的量子效率会随入射光波长改变
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gl_zju

金虫 (小有名气)

[交流] 【交流】为什么太阳能电池的量子效率会随入射光波长改变 已有10人参与

为什么太阳能电池的量子效率（内、外量子效率）会随入射光波长改变？
前提是入射光子能量大于晶体硅的能隙。
量子效率是能够产生光生载流子的光子数与入射光子数的比值。
在上述情况下，进入电池的光子应该都能激发出电子空穴对，那为什么在这个波长范围，电池的量子效率还会随入射光波长而改变呢？
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纳米材料（一维硅纳米材料）交流学习
1楼 2010-12-15 21:19:28
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wyraul

银虫 (正式写手)
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我想楼主还是对量子效率的理解比较模糊, 量子效率是光生自由电子空穴对数与入射光子数的比.这个电子空穴对数则是通过形成光生电流为标准.诚然,能量大于禁带宽带的光子在物理上允许光跃迁的发生,形成光生载流子.但产生的过程也会有相伴的复合的现象.因此,光生载流子数与最后形成光生电流的有效部分是有差别的,就是因为这个在输运过程中的复合效应的影响.这也就是为啥随量子效率会随波长有变化,不同的波长在半导体材料内吸收厚度不同,这样光产生和输运过程的复合之间的竞争导致了你所说的现象.
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7楼2010-12-22 18:31:18
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gl_zju

金虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by wyraul at 2010-12-22 18:31:18:
我想楼主还是对量子效率的理解比较模糊, 量子效率是光生自由电子空穴对数与入射光子数的比.这个电子空穴对数则是通过形成光生电流为标准.诚然,能量大于禁带宽带的光子在物理上允许光跃迁的发生,形成光生载流子.但 ...

查阅相关书籍之后：拿硅的P+N结太阳能电池来说，太阳光的短波部分（能量较高的波段）在重掺杂的P+硅的靠近表面的部分被吸收，波长较短的光在进入硅较深的部位，比如空间电荷区和低掺杂的N基区被吸收。太阳能电池表面复合对效率的影响是很大的。在离表面较近部分被吸收，也就是说，波长较短的高能光部分由于表面复合而使其产生的载流子不能很好的被电极吸收从而导致了量子效率的降低；于此同时，波长较长的光，有一部分是在低掺杂的基区被吸收的，这一部分光产生的光生载流子需要迁移到空间电荷区才能被有效地分离和被电极吸收，在迁移到耗尽层的这个过程当中，可能就会有载流子的复合，同时背表面也会有复合；相对而言，在空间电荷区被吸收的光子所产生的光生载流子能够很好被内建电场分离。
这么说来，感觉应该是在中间某一波段有最高的量子效率~~~
这样理解可以不~~~(*^__^*) 嘻嘻~~~
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纳米材料（一维硅纳米材料）交流学习
8楼2010-12-22 22:20:07
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普通回帖

cord

铁杆木虫 (著名写手)
★
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进入电池的光子不等于全部被吸收了，被吸收了也不等于可以全部转换成光生载流子，这个还需要考虑材料的吸收系数和光生载流子产生几率。
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2楼2010-12-16 00:55:29
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ronaldo2_

金虫 (初入文坛)
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tongling921(金币+1):3x 2010-12-22 16:46:30
拿硅来讲，基本上波长小于1107nm的光都能够被吸收。但是本身可见光的组成分布就是不一样的。具体可以参见solar irradiation spectrum的分布。可见绿光600nm附近的光 能量是最多的。所以会随着波长的变化而变化。
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3楼2010-12-21 15:02:04
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gl_zju

金虫 (小有名气)
夕阳西下:对特定材料而言，其吸收能量的能力是一定的。而不同的波长能量不同，该材料吸收的光子数也不同。 2010-12-22 08:29:55
引用回帖:
Originally posted by ronaldo2_ at 2010-12-21 15:02:04:
拿硅来讲，基本上波长小于1107nm的光都能够被吸收。但是本身可见光的组成分布就是不一样的。具体可以参见solar irradiation spectrum的分布。可见绿光600nm附近的光 能量是最多的。所以会随着波长的变化而变化。

你的意思是，太阳光中，分布在不同波长范围的能量是不同的。但是，太阳能电池的量子效率是指某一波长，对光生电流有贡献的那部分光子占该波长总光子数的百分比。也就是说，量子效率体现的是某一波长光产生光电流能力的大小或者说这一太阳能电池吸收某一波长的光并将其转换为光电流的能力的大小。这与入射光能，也就是说总的入射的光子数应该是关系不大的。
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纳米材料（一维硅纳米材料）交流学习
4楼2010-12-21 21:27:59
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ronaldo2_

金虫 (初入文坛)
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Originally posted by gl_zju at 2010-12-21 21:27:59:


你的意思是，太阳光中，分布在不同波长范围的能量是不同的。但是，太阳能电池的量子效率是指某一波长，对光生电流有贡献的那部分光子占该波长总光子数的百分比。也就是说，量子效率体现的是某一波长光产生光电 ...

光子数的体现就是能量的体现，只要是波长一定的。
只要能量大于禁带宽度，能发生跃迁，则只要能量多，肯定产生的电能多。
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5楼2010-12-22 17:30:01
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不太冷190

捐助贵宾 (著名写手)

浪里格朗
★
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呵呵  这很简单啊    波长变了，一切都变了啊
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Tobeornottobe?It’saproblem.
6楼2010-12-22 17:54:08
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gary8812

铁杆木虫 (著名写手)
★
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以常规电池举例来说，短波在迎光面表面吸收很大，离结区近，QE应该大，但表面复合也大（除非钝化很好），QE降低；中波区可能兼顾大的光吸收和收集，QE就大些；长波则不能有效吸收产生电子空穴对或者产生的电子空穴对不能有效收集（过厚而复合或不厚但背表面复合），则长波QE就小点
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9楼2010-12-22 22:41:55
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gl_zju

金虫 (小有名气)
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Originally posted by gary8812 at 2010-12-22 22:41:55:
以常规电池举例来说，短波在迎光面表面吸收很大，离结区近，QE应该大，但表面复合也大（除非钝化很好），QE降低；中波区可能兼顾大的光吸收和收集，QE就大些；长波则不能有效吸收产生电子空穴对或者产生的电子空穴 ...

嗯嗯~~~正解~~~3Q~~~

[ Last edited by gl_zju on 2010-12-23 at 09:46 ]
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纳米材料（一维硅纳米材料）交流学习
10楼2010-12-23 09:45:00
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