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1、太陽(yáng)能電池期末大作業(yè)
課程名稱
課程編號(hào)
學(xué)生姓名
太陽(yáng)能電池
70L746Q
學(xué)年學(xué)期：2019—2020學(xué)年第2學(xué)期
開(kāi)課學(xué)院：理學(xué)院
學(xué)號(hào)： _
1．簡(jiǎn)述什么是單晶體、多晶體、非晶體。 單晶體：原子或分子按一定規(guī)律作周期性重復(fù)排列的晶體稱為單晶體。 多晶體：由許多小單晶按不同取向聚集而成的晶體。
非晶體：結(jié)構(gòu)無(wú)序或者近程有序而長(zhǎng)程無(wú)序的物質(zhì)，組成物質(zhì)的分子（或原子、離子） 不呈空間有規(guī)則周期性排列的晶體。
2．半導(dǎo)體中的光吸收過(guò)程可歸納為幾種？哪些過(guò)程對(duì)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換有效？ 本征吸收、雜質(zhì)吸收、自由載流子吸收、聲子吸收、激子吸收 本征吸收、雜質(zhì)吸收
3．畫(huà)
2、出太陽(yáng)能電池的等效電路，并簡(jiǎn)述串、并聯(lián)電阻對(duì)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的影響。
Rs為串聯(lián)電阻：包括電池的體電阻、表面電阻、電極電阻、電極與硅表接觸電阻等 Rsh為并聯(lián)電阻，由硅片邊緣漏電、體內(nèi)雜質(zhì)及微觀缺陷、pn結(jié)局部短路引起的。
太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻越小，并聯(lián)電阻越大，填充系數(shù)就越大，反映到太陽(yáng)能電池的電 流—電壓特性曲線上，曲線就越接近正方形，此時(shí)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率就越高。
4. 目前，單晶硅太陽(yáng)能電池硅厚度100-150 pm,最咼效率25%；有機(jī)太陽(yáng)能電池光吸 收層厚度為百納米量級(jí)，最高效率17%左右。結(jié)合這些數(shù)據(jù)分析：
（1） 分別說(shuō)明這兩種電池中載流子分離的機(jī)理。
單晶硅
3、太陽(yáng)能電池：
太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下， 光生空穴流向p區(qū)，光生電子流向n區(qū)，從而分離，接通電路后就產(chǎn)生電流。 有機(jī)太陽(yáng)能電池：
單層器件，激子在電極與有機(jī)半導(dǎo)體界面處離化 雙層器件，產(chǎn)生的激子向給體/受體界面擴(kuò)散，在界面勢(shì)場(chǎng)的作用下發(fā)生電子和空穴 的分離
（2） 這兩種結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池優(yōu)化的光吸收層厚度差別很大，為什么？
單晶硅太陽(yáng)能電池可吸收光波長(zhǎng)范圍內(nèi)大，在短波長(zhǎng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)均有吸收。
有機(jī)太陽(yáng)能電池可吸收光波長(zhǎng)范圍小，集中在短波長(zhǎng)區(qū)段。
5. 硅和金剛石的能帶結(jié)構(gòu)相似，只是禁帶寬度不同，根據(jù)它們的禁帶寬度，計(jì)算這種材 料的本征
4、吸收長(zhǎng)波限。其中金剛石的禁帶寬度為： Eg=5.33eV, 硅的禁帶寬度為 Eg=1.14eV.
6. —個(gè)有機(jī)太陽(yáng)能電池，接收太陽(yáng)光的面積是0.5cm2，放在太陽(yáng)輻射能為1000W/m2, 若最大負(fù)荷為40，最大輸出電流為10mA，求該太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。
7.現(xiàn)有3塊半導(dǎo)體硅材料，用于制備太陽(yáng)能電池，已知室溫下(300K, n.=1.5xlOio/cm3,) 它們的空穴濃度分別為 p01=2.25x10i6/cm3, pO1=1.5x1Oio/cm3, p01=2.25x104/cm3,
(1)分別計(jì)算這三塊材料的電子濃度：n01，n02，n03；
(2)判別這3塊
5、材料的導(dǎo)電類型；
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8.如果一個(gè)太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)一 30的電阻，假設(shè)該電池的面積是lcmxlcm，太陽(yáng)光入 射功率密度為600Wm-2該太陽(yáng)能電池在這個(gè)功率陽(yáng)光的入射下的I-V曲線如下圖所 示，I'=14.2mA, V'=0.425V,求此時(shí)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率是多少？
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