光谱响应介绍.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014-10-8,#,P,PN,N+,AR,光谱响应,(Spectral Response),之介绍光谱响应表示太阳能电池对不同波长入射光能转换成电能的能力，其单位为安培,/,瓦特,(Amp/Watt),。若将某一波长的光入射到太阳能电池的光能量转换成光子数目，而电池产生、传递到外部电路的电流以电子数来表示，则代表每一入射的光子能够转换成传输到外部电路的电子的能力，称为入射光子,-,电子转换效率,(Incident Photon-Electron Conversion Efficiency,IPCE),，或是太阳能电池量子效率,(Quantum Efficiency,QE,),，单位以百分比来表示。无论是光谱响应、入射光子,-,电子转换效率、量子效率都是表示太阳能电池在不同波长的光子所产生的电子,-,电洞对的能力，并作为评价太阳能电池效率、特性的重要参数。实际的量测方式，是将能量,P(),的光打到太阳能电池所产生的电流值,I(),；,P,代表入射光的能量，单位为瓦特,(W),，,I,为电流，单位为安培,(A),，,为入射光之波长；将,I(),与,P(),两者相除，即可得到太阳能电池的光谱响应,(Spectral Response,A/W),。光谱响应,R(),与量子效率,之关系：光谱响应与量子效率是相同的物理特性，太阳能电池的量子效益,(%),，只要将光谱响应中的电流单位安培,(Amp),换算成电子数，再将光能量单位瓦特,(Watt),换算成光子数，即可得到太阳能电池,E,QE,的百分比表示法。,简单的来说：量子效率,=,（,1240*,光谱响应）,/,响应波长，当然这个一般是指外量子效率,光谱响应,(Spectral Response),在制程改善上之应用光谱响应,/,量子效率能反应不同波段的各层太阳能电池特性。以晶硅太阳能电池为例，是在,P,型晶圆上参杂，制作,N,层，形成,PN,接面，表面再作粗化形成抗反射层，降低接口反射，提高入射的光子效率。当太阳光照射到太阳能电池时，光通过的顺序为抗反射层、,N,层、,PN,接面、,P,层、背电极。抗反射层因能隙较大，仅会吸收短波长的光，因此短波长段,(300 nm 350 nm),通常反应抗反射层的特性。大于,350 nm,的光陆续穿过,N,层、,PN,接面与,P,层，因各层厚度的不同，所吸收的波段范围依序为,350 nm500 nm,波段,(N,层,),，,500 nm800 nm,波段,(PN,接面,),，,800 nm 1100 nm(P,层,),。在,350 nm500 nm,波段，光谱曲线是随着波长的增加而提升，因长波长光子穿透深度较深，接近,PN,接面，因此转换效率提升。一般效率最高的部分都是落在,PN,接面的波段，因,PN,接面内部电场可有效率的拆解吸收光子后的电子,-,电洞对，效率最高,500 nm800 nm,波段，反应的是,PN,接面层的特性。,800 nm1100 nm,波段穿透到最下层的,P,层，光谱随波长增加而快速递减的原因有二，,800nm 1000 nm,波段波长越长，产生的电子,-,电洞对就越远离,PN,接面，需藉由扩散机制到达,PN,接面，距离,PN,接面越远，再扩散到,PN,接面前就被复合的机率较高，所以,800nm 1000 nm,光谱随波长递减。大于,1000 nm,波段快速下降则是因为入射光能量逐渐小于,P,层材料的能隙，入射光无法激发电子,-,电洞对之产生，所以曲线快速下降，可由外部量子效率观察出各层反应特性。,),光谱各波段特性可反应组件各层的反应特性，提供改善制程之依据外，光谱响应,/,量子效率可针对,AM1.5G,光谱作短路电流密度计算。,可以这样理解内量子效率反应的是材料的性质；外量子效率反应的是器件的性质（不尽尽有表面损失，应该还有其他）,量子效率：产生电流的光子数除以入射光电子数。,EQE,为产生的电流的光子数除以入射到,太阳能电池,表面的光子数，,IQE,则为产生的电流的光子数除以入射到太阳能电池内的光子数；,EQE,与,IQE,不同点：是否包括表面反射的光子数。,