第二章 太陽能電池的基本原理及其結構l2-1太陽能電池的基本原理l2-2太陽能電池的基本結構l2-3太陽能電池的製作內容大綱l本章節的內容，主要地是簡述式討論l太陽能電池的基本原理l太陽能電池的基本結構l太陽能電池的製作282第二章太陽能電池的基本原理及其結構P2-1太陽能電池的基本原理 表2-1物理式電池以及化學式電池的種類以及其分類 283第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl一般太陽能電池所使用的核心材料是半導體材料，在自然界中的半導體材料種類：l有機半導體材料l無機半導體材料 l在無機半導體材料方面：l矽系列半導體材料l化合物系列半導體材料l陶瓷系列半導體材料2-1-1量子力學以及光電效應294第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl在矽材料之中，摻雜第五族的元素於其內，則所形成的半導體是帶有較多電子的n型半導體 l倘若摻雜第三族的元素於其內，則所形成的半導體是帶有較多電洞的p型半導體 l當p型半導體以及n型半導體接合在一起的時候，因為兩端的自由電子以及電洞濃度不同而產生擴散現象，p型半導體中的電洞濃度較高的，而向n型半導體方面擴散 2-1-1量子力學以及光電效應315第二章太陽能電池的基本原理及其結構P2-1-1量子力學以及光電效應32圖2-2p-n接面型半導體元件結構、能帶、位能、以及電場分布的示意圖 6第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl太陽電池元件以及發光二極體元件，均是含有兩個電極的二端子型元件l太陽電池元件是光電效應l發光二極體元件是電光效應2-1-1量子力學以及光電效應337第二章太陽能電池的基本原理及其結構P2-2太陽能電池的基本結構 33圖2-3p-n接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成 8第二章太陽能電池的基本原理及其結構P2-2太陽能電池的基本結構 34圖2-3p-n接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成 9第二章太陽能電池的基本原理及其結構P2-2太陽能電池的基本結構 34圖2-4p-n接面型太陽能電池元件的能帶示意圖10第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl太陽能電池附有負載的等效電路 (Equivalent Circuit)，包含：l電流源 (IL)l二極體飽和電流 (IS)l電阻 (RL)2-2太陽能電池的基本結構 35圖2-5 太陽能電池元件附有負載的 (a) 以及無負載的 (b) 等效電路 11第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl太陽能電池沒有負載的等效電路圖如圖2-5(b) 2-2太陽能電池的基本結構 35圖2-5 太陽能電池元件附有負載的 (a) 以及無負載的 (b) 等效電路 12第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl太陽能電池元件的理想電流 - 電壓 (I-V) 特性，可表示為： l此一公式所繪製的曲線，分布於直角座標第四象限所圍的區域 l所得四方形的面積大小即是最大輸出功率，如圖2-6(a) 所示 2-2太陽能電池的基本結構 3513第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl由圖2-6(b)可以得知：l短路電流 (Short Circuit Current, ISC)l開放電路或斷路電壓 (Open Circuit Voltage, VOC)l最大電流值 (Maximum Current, Im)l最大電壓值 (Maximum Voltage, Vm) 2-2太陽能電池的基本結構 3514第二章太陽能電池的基本原理及其結構P2-2太陽能電池的基本結構 36圖2-6太陽能電池元件的電流電壓關係曲線 (a) 以及短路電流、斷路電壓、最大電流值、以及最大電壓值等參數 (b) 示意圖15第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl太陽能電池元件的理想光電轉換效率或能量轉換效率 () 為： l形狀因子 (Fill Factor, FF) 的定義為： 2-2太陽能電池的基本結構 3716第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl若太陽能電池有串聯電阻負載的時候，則其等效電路示意圖，如圖2-7所示 2-2太陽能電池的基本結構 38圖2-7太陽能電池有串聯電阻負載的等效電路示意圖 17第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl因接面使用材料的種類而區分，則太陽能電池元件的種類：l同質接面型太陽能電池元件 (Homo-Junction Solar Cell) l異質接面型太陽能電池元件 (Hetero-Junction Solar Cell)2-2太陽能電池的基本結構 3918第二章太陽能電池的基本原理及其結構Pl單晶圓片型矽太陽能電池的生產流程，其內容如下：2-3太陽能電池的製作 43圖2-9單晶圓片型矽太陽能電池的生產流程 19第二章太陽能電池的基本原理及其結構P