第九章 光电器件.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,现代半导体器件物理与工艺,桂林电子科技大学,光电器件,*,Title goes here,Title goes here,This is our 1st Level Bullet,this is our 2nd level bullet,this is our 3rd level bullet,This is our next 1st Level Bullet,this is our 2nd level bullet,this is our 3rd level bullet,现代半导体器件物理与工艺,桂林电子科技大学,光电器件,*,光电器件,现代半导体器件物理与工艺,Physics and Technology of Modern Semiconductor Devices,2004,7,30,本章内容,辐射跃迁与光的吸收,发光二极管,半导体激光,光探测器,太阳能电池,辐射跃迁,光子和固体内的电子之间有三种主要的相互作用过程：吸收、自发辐射、受激辐射。如图为在一个原于内的两个能级,E,1,和,E,2,，其中,E,1,相当于基态，,E,2,相当于激发态，则在此两能态之间的任何跃迁，都包含了光子的辐射或吸收，此光子的频率为,12,，而,h,12,=E,2,-E,1,。,室温下，固体内的大多数原子处于基态。此时若有一能量恰好等于,h,12,的光子撞击此系统，则原本处于基态的原子将会吸收光子的能量而跑到激发态。这一过程称为,吸收过程,。,辐射跃迁和光的吸收,在激发态中的原子是很不稳定的，经过短暂的时间后，不需要外来的激发，它就会跳回基态，并放出一个能量为,h,12,的光子，这个过程即称为,自发辐射,图,(b),。,当一能量为,h,12,的光子撞击一原本在激发态的原子时,图,c,，此原子被激发后，会转移到基态，并且放出一个与入射辐射同相位、能量为,h,12,的光子。这个过程即称为,受激辐射,。由受激辐射所造成的辐射是单色的，因为每一个光子具有的能量都是,h,12,。同时，此辐射也是相干的，因为所有的光子都是同相位发射。,辐射跃迁和光的吸收,发光二极管的主要工作过程是自发辐射，激光二极管则是受激辐射，而光探测器和太阳能电池的工作过程则是吸收。,设能级,E,1,和,E,2,的电子分布分别是,n,1,和,n,2,。在热平衡的条件下，若,(E,2,-E,1,),3kT,，根据玻尔兹曼分布,其中负指数表示在热平衡时,n,2,小于,n,1,，即大多数的电子是处于较低的能级。,在稳态时，受激辐射的速率,(,即单位时间内受激辐射跃迁的次数,),和自发辐射的速率必须与吸收的速率达成平衡，以保持分布,n,1,和,n,2,不变。,辐射跃迁和光的吸收,受激辐射速率正比于光子场能量密度,(,h,12,),，此能量密度是在辐射场内单位体积、单位频率的总能量。因此，受激辐射速率可以写成,B,21,n,2,(h,12,),。其中,n,2,是较高能级的电子浓度，而,B,21,则是比例常数。自发辐射速率只和较高能级的分布成正比，因此可以写成,A,21,n,2,，其中,A,21,是常数。吸收速率则是正比于较低能级的电子分布及,(h,12,),，此速率可以写成,B,12,n,1,(h,12,),，其中,B,12,是比例常数。因此在稳态时,由 受激辐射速率十自发辐射速率吸收速率,可见,得,辐射跃迁和光的吸收,欲使受激辐射大于自发辐射，必须要有很大的光子场能量密度,(h,12,),。为了达到这样的密度，可以用一光学共振腔来提高光子场。,假如光子的受激辐射大于光子的吸收，则电子在较高能级的浓度会大于在较低能级的浓度。这种情况称为分布反转，因其与平衡条件下的情况恰好相反。粒子数反转是激光产生的必要条件，有许多种方法可以得到很大的光子场能量密度以达到分布反转。受激辐射远比自发辐射和吸收来得重要。,辐射跃迁和光的吸收,如图显示的是半导体中的基本跃迁当半导体被光照射后，如果光子的能量等于禁带宽度,(,即,h,=,E,g,),，则半导体会吸收光子而产生电子,-,空穴对，如,(a),所示若,h,大于,E,g,，则除了会产生电子,-,空穴对之外，多余的能量,(h,-,E,g,),将以热的形式耗散，如,(b),所示。,以上,(a),与,(b),的过程皆称为本征跃迁，或称为能带至能带的跃迁。另一方面，若,h,小于,E,g,，则只有在禁带中存在由化学杂质或物理缺陷所造成的能态时，光子才会被吸收，如,(c),所示，这种过程称为非本征跃迁。一般而言，以上所述在因果倒置时也是正确。,光的吸收,辐射跃迁和光的吸收,C,E,V,E,g,E,),(,a,),(,b,),(,c,u,h,t,E,C,E,V,E,g,E,),(,a,),(,b,),(,c,u,h,t,E,假设半导体被一光子,h,能量大于,E,g,且光子通量为,0,(,即每秒每平方厘米所具有的光子数,),的光源照射，当此光子通量进入半导体时，光子被吸收的比例是与通量的强度成正比。因此，在一增量距离,x,图,(a),内，被吸收的光子数目为,(x),x,，其中,称,为吸收系数，由光子通量的连续性可得,负号表示由于吸收作用，导致光于通量强度减少。代入边界条件，当,x=0,时，,(x)=,0,可得上式的解为,辐射跃迁和光的吸收,当,x,W,图,(b),时，由半导体的另一端出射的光子通量为,吸收系数,是,h,的函数。右下图为几种应用于光电器件的重要半导体的光吸收系数，其中以虚线表示的是非晶硅，它是制造太阳能电池的重要材料。在截止波长,c,时，吸收系数会迅速地减小，亦即,因为光的本征吸收在,h,c,时变得微不足道,辐射跃迁和光的吸收,例,1,：一,0.25,m,厚的单晶硅样品被一能量为,3eV,的单色光照射，其入射功率为,10mW,。试求此半导体每秒所吸收的总能量、多余热能耗散到晶格的速率以及通过本征跃迁的复合作用每秒所放出的光子数。,解：根据资料图知单晶硅的吸收系数为,410,4,cm,-1,，则每秒所吸收的能量为,每一光子能量转换成热能的比例为,因此，每秒耗散到品格的能量为,62.7,6.3mW 3.9mW,又因为在,1.12eV/,光子时，复合辐射需要,2.4mW(,即,6.3mW-3.9mW),的能量，所以每秒通过复合作用放出的光子数目为,辐射跃迁和光的吸收,发光二极管,(LED),是一种,p-n,结，它能在紫外光、可见光或红外光区域辐射自发辐射光。可见光,LED,被大量用于各种电子仪器设备与使用者之间的信息传送。而红外光,IED,则应用于光隔离及光纤通讯方面。,由于人眼只对光子能量,h,等于或大于,1.8eV(,0.7,m,),的光线感光，因此所选择的半导体，其禁带宽度必须大于此极限值。右图标示了几种半导体的禁带宽度值。,可见光发光二极管：,发光二极管,下表列出了用来在,可见光与红外光谱,区产生光源的半导,体。,在所列出的半导体材料中，对于可见光,LED,而言，最重要的是,GaAs,1-y,P,y,与,Ga,x,In,1-x,N,合金的,-V,族化合物系统。,发光二极管,材,料,波长,nm,InAsSbP,InAs,4200,InAs,3800,GaInAsP/GaSb,2000,GaSb,1800,Ga,x,In,1-x,As,1-y,P,y,11001600,Ga,0.47,In,0.53,As,1550,Ga,0.27,In,0.73,As,0.63,P,0.37,1300,GaAs,:,Er,InP,:,Er,1540,Si,:C,1300,GaAs,:,Yb,InP,:,Yb,1000,Al,x,Ga,1-x,As:,Si,650940,GaAs,:,Si,940,Al,0.11,Ga,0.89,As:,Si,830,Al,0.4,Ga,0.6,As:,Si,650,GaAs,0.6,P,0.4,660,GaAs,0.4,P,0.6,620,GaAs,0.15,P,0.85,590,(Al,x,Ga,1-x,),0.5,In,0.5,P,655,GaP,690,GaP,:N,550570,Ga,x,In,1-x,N,340,430,590,SiC,400460,BN,260,310,490,当有一个以上的第,族元素均匀分散于第,族元素的晶格位置，或有一个以上的第,V,族元素均匀分散于第,V,族元素的晶格位置，就形成了此,-V,族化合物合金。,三元,化合物常用的符号是,A,x,B,1-x,C,或,AC,1-y,D,y,，而四元化合物则用,A,x,B,1-x,C,y,D,1-y,表示，其中,A,和,B,为第,族元素，,C,和,D,为第,V,族元素，而,x,和,y,是物质的量的比。,右图表示,GaAs,1-y,P,y,的禁带宽度是物质的量的比,y,的函数。当,0,y,0.45,时，它属于直接禁带半导体，由,y=0,时的,E,g,=1.424eV,，增加到,y=0.45,时的,1.977eV,。当,y,0.45,时，则属于间接禁带半导体。,发光二极管,右图表示几种合金成分的能量,-,动量图。导带有两个极小值，一个沿着,p=0,的是直接极小值，另一个沿着,p=,p,max,的是间接极小值。位于导带直接极小值的电子及位于价带顶部的空穴具有相同的动量,(p=0),；而位于导带间接极小值的电子及位于价带顶部的空穴则具有不同的动量。辐射跃迁机制大部分发生于直接禁带的半导体中，如砷化镓及,GaAs,1-y,P,y,(yn,1,n,3,的条件下，第一层和第二层界面,(b),的光线角度,12,超过临界角。而第二层和第三层界面间的,23,也有相似的情况发生。因此当有源层的折射率大于周围的折射率时，光学辐射就被导引,(,约束,),在与各层界面平行的方向上,半导体激光,定义,约束因子,为在有源区内的光强度对有源区内外光强度总和的比例，其大小可表示为,其中,C,为常数，,n,为折射率之差，,d,为有源层的厚度。显然，,n,与,d,愈大，约束因子就愈高。,光学腔与反馈：,使激光作用的必需条件为分布反转。只要分布反转的条件持续存在，通过受激辐射放出的光子就有可能引发更多的受激辐射。这就是光增益的现象。,半导体激光,光波沿着激光腔作单程传导所获得的增益是很小的。为了提高增益，必须使光波作多次传播，可以用镜面置于腔的两端来实现，如图,(a),左右两侧所示的反射面。,对于半导体激光而言，构成器件的晶体的劈裂面可以作为此镜面。如沿着砷化镓器件的,(110),面劈开，可以产生两面平行，完全相同的镜面。有时候激光的背部镜面会予以金属化，以提高其反射率。每一镜面的反射率,R,可算出为,其中,n,为半导体对应于波长,的折射率（通常,n,为,的函数）。,半导体激光,如果两端点平面间的距离恰好是半波长的整数倍时，增强且相干的光会在腔中被来回地反射。因此对受激辐射而言，腔的长度,L,必须满足下述条件：,其中，,m,为一整数。显然，有许多的,值可以满足条件,图,(a),，但只有那些落在自发辐射光谱内的值会被采用,图,(b),。而且，光波在传播中的衰减，意味着只有最强的谱线会残留，导致如图,(c),所示的一组发光模式。,即,半导体激光,图中在横轴方向上可容许模式间的间距,是相当于,m,与,m+1,波长的差。将,虽然,n,为,的函数，波长在临近模式间的微小的变化量,dn/d,却很小。因此模式间的间距,可得到很好的近似值：,对,微分可得,半导体激光,下图所示为三种激光器的结构。图,(a),为基本的,p-n,结激光，称为同质结激光,(,GaAs,),。沿着垂直于,110,轴的方向劈成一对平行面，外加适当的偏压条件时，激光就能从这些平面发射出来,(,图中仅示出前半面的发射,),。,二极管的另外两侧则加以粗糙化处，以消除激光从这两侧射出的机会，这种结构称法布里,-,波罗腔，其典型的腔长度,L,约,300,m,，法布里,-,波罗腔结构被广泛地应用在近代的半导体激光器中。,基本的激光器结构,：,半导体激光,图,(b),是双异质结构,(DH),激光，此结构类似于三明治。有一层很薄的半导体,(,如,GaAs,),被另一种不同的半导体,(,如,Al,x,Ga,1-x,As),所包夹。,图,(a),及图,(b),所示的激光结构为大面积激光，因为沿着结的整个区域皆可发出激光。图,(c),是长条形的,DH,激光，它除了长条接触区域外，皆由氧化层予以绝缘隔离，所以激光发射的区域就约束在长条状接触下面狭窄的范围。典型的条状区宽度,s,约,5,至,30,m,。此长条形状的优点包括低工作电流、消除沿着结处的多重发射区域以及因除掉大部分结周围区域而提高可靠度。,半导体激光,域值电流密度,：激光工作中最重要的参数之一是域值电流密度,J,th,，亦即产生激光所需的最小电流密。下图比较同质结激光与,DH,激光的域值电流密度,J,th,与工作温度的关系。,值得注意的是，当温度增加时，,DH,激光增加的速率远低于同质结激光增加的速率。由于,DH,激光在,300K,具有低值，所以,DH,激光可以在室温下连续工作这样的特性增加了半导体激光的应用范围，尤其是在光纤通信系统中。,半导体激光,在半导体激光中的增益,g,是每单位长度的光能通量增加量，它与电流密度有关。增益,g,可表示为额定电流密度,J,nom,的函数，它定义为在单一量子效率,(,即每个光子所产生的载流子数目，,=,1),下均匀地激发,1,m,厚的有源层所需要的电流密度。实际的电流密度为,其中,d,是有源层的厚度，以,m,为,单位。右图表示一典型砷化镓,DH,激光的增益计算值。在,50cm,-1,g400cm,-1,内，增益是随着,J,nom,成线性增加的。,半导体激光,图中直的虚线可以写成,其中,g,0,/J,0,=510,-2,cm,m/A,，而,J,0,=4.510,3,A/(cm,2,m),。,在低电流时，会在各个方向上产生自发辐射。当电流增加时，增益亦随之增加，直到激光的域值点，亦即直到增益满足光波无衰减地沿着光学腔传播的条件时：,或,其中,是约束因子，,是由于吸收或其他散射机制所引起的单位长度的损耗，,L,是光学腔的长度，,R,是光学腔终端的反射系数,(,假设腔两端的,R,相同,),半导体激光,将,与,其中,J,0,d/g,0,项常写为,1/,，而,即增益因子。为了降低,J,th,，必须增大,、,、,L,、,R,及减小,d,、,。,结合，而得出域值电流密度为,和,半导体激光,例,5,：试求出激光二极管的域值电流。已知前方与后方镜面的反射率分别为,0.44,与,0.99,，光学腔的长度与宽度分别为,300,m,与,5,m,，,=100cm,-1,，,=0.1cm,-3,A,-1,，,g,0,=100cm,-1,，,=0.9,解：由于两镜面的不同的反射率，上式可修改成,所以,半导体激光,温度效应,：下图表示一连续波,(,cw,),长条状,Al,x,Ga,1-x,As-,GaAs,DH,激光的域值电流与温度的关系。图,a,显示当温度在,25,至,115,之间变化时，,cw,的光输出与注入电流的关系，注意此光,-,电流曲线的完美线性关系。在一定温度下的域值电流值是在输出功率为零时的补差值。,图,b,则是域值电流对温度的关系图。此域值电流随温度呈指数增加，即,I,th,exp(T/T,0,),其中,T,是温度，以,为单位。而对此激光，,T,0,是,110,。,半导体激光,光探测器是一种能够将光的信号转换为电的信号的半导体器件。光探测器的工作包括三个步骤：,由入射光产生载流子；,通过任何可行的电流增益机制，使载流子传导及倍增；,电流与外部电路相互作用，以提供输出信号。,光探测器广泛应用于包括光隔离器的红外传感器以及光纤通信的探测器。在这些应用中，光探测器必须在所工作的波长中具有高灵敏度、高响应速度及低噪声。另外，光探测器必须轻薄短小、使用低电压或低电流，并具有高可靠度。,光敏电阻,光敏电阻包含一个简单的半导体平板，而在平板两端则具有欧姆接触，如图。当入射光照到光敏电阻表面时，会发生从能带到能带,(,本征,),或包含禁带能级的跃迁,(,非本征,),，从而产生电子,-,空穴对，导致电导率增加。,光探测器,在本征光敏电阻中，电导率为,而在光照射下，电导率的增加主要由于载流子数目的增加而引起的。本征光敏电阻的长截止波长可由,c,=1.24/E,g,决定。在非本征光敏电阻中，能带边缘及禁带内的能级之间也会产生光激发。在此情况下，长截止波长则决定于禁带能级的深度。,考虑光敏电阻在光照射下的工作，在时间等于零时，单位体积内由光通量所产生的载流子数是,n,0,经过一段时间后，载流子数目在相同的体积内由于复合而衰减为,其中,是载流子的寿命。由上式可以得复合率为：,光探测器,假设一稳定的光通量均匀打在面积,A=WL,的光敏电阻表面上，单位时间内到达表面的全部光子数目为,P,opt,/(h,),，其中,P,opt,是射入光的功率，,h,是光子能量，在稳态时，载流子产生,G,必须等于复合率,n/,。假如探测器的厚度,D,远大于光穿透深度,1/,，,则每单位体积内全部的稳态载流子产生率为,其中,是量子效率，亦即每个光子产生载流子的数目；,n,是载流子浓度，亦即每单位体积内载流子的数目。在电极间流动的光电流为,其中,E,是光敏电路内的电场，而,v,d,是载流子漂移速度。将前式的,n,代入上式可得,光探测器,若我们定义原来的光电流为,则光电流增益,G,为,其中 为载流子渡越时间。而增益则与载流子寿命对渡越时间之比有关。,对于少数载流子寿命很长且电极间的距离很小的样品，其增益会大于,1,。某些光敏电阻的增益甚至可高达,10,6,。而光敏电阻的响应时间是由渡越时间,t,r,来决定。为了达到短的渡越时间，必须使用很小的电极间距及强电场。一般光敏电阻的响应时间为,10,-3,s10,-10,s,，它们被大量应用于红外光侦测，尤其是波长大于几微米以上的区域。,光探测器,例,7,：试计算当,510,12,个光子,/s,打在,=,0.8,的光敏电阻表面时的光电流与增益。少数载流子的寿命为,0.5ns,，且此器件的,n,=,2500cm,2,/(Vs),，,E,5000V/cm,，,L=10,m,。,解,:,由式,得,因此,光探测器,光电二极管基本上是一个工作于反向偏压的,p-n,结或金属,-,半导体接触。由光产生的电子,-,空穴对在耗尽区内建电场的作用下分离，因此有电流流至外部电路。为了能在高频下工作，耗尽区必须尽可能地变薄以减少渡越时间。另一方面，为了增加量子效率，耗尽层必须足够厚，以使大部分入射光都被吸收，因此在响应速度与量子效率之间必须有所取舍。,一、量子效率,：每个入射光子所产生的电子,-,空穴对数目,.,决定,的重要因素之一是吸收系数,。因为,和波长有强烈的依赖关系，能产生可观的光电流的波长范围是有限的。长截止波长,c,是由禁带宽度决定的，当波长大于,c,时，,值太小，以致无法造成明显的本征吸收。至于光响应的短截止波长，则是由于短波长的,值很大,(,约,10,5,cm,-1,),，大部分的辐射在表面附近就被吸收，且其复合时间甚小，导致光载流子在被,p-n,结收集以前就会发生复合。,光电二极管,下图是一些高速光电二极管的典型的量子效率与波长的关系。,注意，在紫外光及可见光区域内，金属,-,半导体光电二极管具有良好的量子效率。在近红外光区时，硅光电二极管,(,具有抗反射层,),在,0.8,至,0.9,附近，可达到,100,的量子效率。在,1.0,至,1.6,间，锗光电二极管与,-V,族光电二极管,(,如,GaInAs,),具有很高的量子效率。而在更长的波长，为了高效率地工作，可将光电二极管予以冷却,(,如冷却至,77K),。,光电二极管,0,20,40,60,80,100,1,.,0,2,.,0,4,.,0,6,.,0,1,2,4,6,8,10,Si,GaInAs,Si,-,Au,ZnS,-,Ag,p,-,n,Ge,+,(77K),InSb,(77K),InAs,0,20,40,60,80,100,1,.,0,2,.,0,4,.,0,6,.,0,1,2,4,6,8,10,Si,GaInAs,Si,-,Au,ZnS,-,Ag,p,-,n,Ge,+,(77K),InSb,(77K),InAs,m,/,m,l,%,/,量,子,效,率,响应速度受到三个因素的限制：,载流子的扩散；,耗尽区内的漂移时间；,耗尽区的电容。,二、响应速度,在耗尽区外产生的载流子会扩散到结，造成相当大的时间延迟。为了将扩散效应降到最小，结必须非常接近表面。如果耗尽区足够宽的话，绝大部分的光线都会被吸收,然而耗尽区不能太宽，因为渡越时间效应会限制频率响应。但它也不能太薄，因为过大的电容,C,会造成大的,RC,时间常数,(,其中,R,是负载电阻,),。最理想的折衷办法是选择一个宽度，使耗尽层渡越时间大约为调制周期的一半。例如，调制频率为,2GHz,时，硅最理想的耗尽层宽度约,25,m,。,光电二极管,p-i-n,光电二极管,p-i-n,光电二极管是最常用的光探测器之一，其耗尽区厚度,(,本征层,),可予调制以优化量子效率及频率响应。图,(a),是,p-i-n,光电二极管的截面图，它具有抗反射层以增加量子效率的特性。图,(b),、,(c),分别是反向偏压条件下，,p-i-n,二极管的能带图及光吸收特性。半导体吸收光之后会产生电子,-,空穴对。在耗尽区或其扩散长度内的电子,-,空穴对终会被电场所分开，导致载流子漂移出耗尽层而产生外部电路电流。,光电二极管,u,h,金属接触,2,SiO,抗发射层,i,+,n,+,p,L,R,R,V,+,-,u,h,金属接触,2,SiO,抗发射层,i,+,n,+,p,L,R,R,V,+,-,u,h,u,h,u,h,R,qV,C,E,V,E,电子扩散,空穴扩散,漂移空间,反向偏压下的能带图,),(,b,u,h,u,h,u,h,R,qV,C,E,V,E,电子扩散,空穴扩散,漂移空间,反向偏压下的能带图,),(,b,x,a,-,e,a,/,1,P,W,W,W,+,P,x,吸收,载流子吸收特性曲线,),(,c,x,a,-,e,a,/,1,P,W,W,W,+,P,x,吸收,载流子吸收特性曲线,),(,c,光电二极管的截面图,n,-,i,-,p,),(,a,p-n,太阳能电池,p-n,结太阳能电池包含一个形成于表面的浅,p-n,结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。,当电池暴露在太阳光谱时，能量小于禁带宽度,E,g,的光子对电池输出并无贡献。能量大于禁带宽度,E,g,的光子才会对电池输出贡献能量，而大于,E,g,的部分能量则会以热的形式消耗掉。,太阳能电池,正面指状条形接触,1cm,cm,2,n,p,m,4,/,1,m,正面指状条形接触,1cm,cm,2,n,p,m,4,/,1,m,u,h,抗反射涂层,mm,5,.,0,m,4,/,1,m,Si,p,cm,1,型,W,背面接触,结,n,-,p,u,h,抗反射涂层,mm,5,.,0,m,4,/,1,m,Si,p,cm,1,型,W,背面接触,结,n,-,p,图,(a),和,(b),分别为太阳辐射下的,p-n,结能带图及其等效电路。,根据上述模型，其,I-V,特性可表示为,而,其中有一恒定电流源与结并联。此电流源,I,L,是由于太阳辐射产生的多余 载流子的激发所造成的，,I,S,是二极管饱和电流，而,R,是负载电阻。,太阳能电池,u,h,u,C,E,V,E,g,E,u,h,oc,qV,u,h,u,C,E,V,E,g,E,u,h,oc,qV,射下的能带图,结太阳能电池在太阳照,n,-,p,),(,a,u,h,L,R,u,h,L,R,L,R,I,L,I,1,),exp(,s,-,kT,qV,I,L,R,I,L,I,1,),exp(,s,-,kT,qV,I,效电路,太阳能电池的理想化等,),(,b,下图是太阳能电池的,I-V,特性曲线。选择适当的负载，可以得到接近,80,的,I,SC,V,OC,乘积。其中,I,SC,是短路电流，等于,I,L,，而,V,OC,是电池的开路电压；图中的阴影面积就是最大功率。图中也分别定义了在最大输出功率,P,m,(=,I,m,V,m,),时的电流,I,m,与电压,V,m,。,开路电压,因此，固定一,I,L,，则,V,OC,会随着饱和电流,I,S,的减少而呈对数增加，此输出功率为,太阳能电池,太阳能电他的理想功率转换效率为,其中,P,in,是入射功率，而,FF,是填充因子，定义为,转换效率,填充因子为最大功率矩形对矩形,I,SC,V,OC,的比例。若要使效率最大，必须使,表达式,分子中的三项全都最大化。,理想效率可以由,I-V,特性求得。短路电流,I,L,为,q,与太阳光谱中能量,h,的光子数目的乘积。一旦,I,L,已知，即可由,I-V,特性曲线求出太阳能电池的理想效率,太阳能电池,Thanks for,listening,