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第三章 太陽能電池的材料種類 及其物性 PowerPoint PPT Presentation


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3-1 太陽能電池的材料種類 3-2 太陽能電池的元件種類 3-3 太陽能電池的基本物性. 第三章 太陽能電池的材料種類 及其物性. 內容大綱. 本 章節將討論以及探討的內容,主要 有 三大部分 : 太陽能電池的材料種類 太陽能電池的元件種類 太陽能電池的基本物性. 52. 3-1 太陽能電池的材料種類. 代表性太陽能電池材料的種類以及分類,如圖 3-1 所示的。. 圖 3-1 代表性太陽能電池材料的種類以及分類. 52. 3-1 太陽能電池的材料種類. 太陽能電池用多晶矽原材料的主要生產廠商: 德國 Socmic 公司 挪威 REC 公司

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第三章 太陽能電池的材料種類 及其物性

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Presentation Transcript


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3-1太陽能電池的材料種類

3-2太陽能電池的元件種類

3-3太陽能電池的基本物性

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性


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內容大綱

  • 本章節將討論以及探討的內容,主要有三大部分:

    • 太陽能電池的材料種類

    • 太陽能電池的元件種類

    • 太陽能電池的基本物性

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-1太陽能電池的材料種類

代表性太陽能電池材料的種類以及分類,如圖3-1所示的。

圖3-1 代表性太陽能電池材料的種類以及分類

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-1太陽能電池的材料種類

太陽能電池用多晶矽原材料的主要生產廠商:

德國Socmic公司

挪威REC公司

美國Hemlock Semiconductor公司

日本Tokuyama公司

德國Wacker Chemie公司

日本Mitsubishi Materials公司

美國MEMC Electronic Materials公司

美國ASiMi公司 (Advanced Silicon Materials LLC) 等。

美國Hemlock公司,是由美國Dow Corning公司、日本Mitsubishi Materials公司、以及日本Shi-Etsu Handotai公司所合資成立的公司。

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-2太陽能電池的元件種類

代表性太陽能電池元件的種類以及分類,如圖3-1所示的。

圖3-1 代表性太陽能電池材料的種類以及分類

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-2太陽能電池的元件種類

太陽能電池的元件種類,因其接面形態的不同:

單接面型 (Single-Junction) 太陽能電池元件

多重接面型 (Multiple-Junction) 太陽能電池元件

太陽能電池的元件種類,因其接面材質的不同:

同質接面型 (Homo-Junction) 太陽能電池元件

異質接面型 (Hetero-Junction) 太陽能電池元件

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-2太陽能電池的元件種類

第四世代太陽能電池的種類,依其元件結構體的設計分類:

堆疊型 (Tandem)

光波頻譜轉換型 (Spectral Conversion)

中間能帶型 (Intermediate Band)

熱載子型 (Hot Carrier)

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-2太陽能電池的元件種類

圖3-2 代表性太陽能電池元件的分類

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-2太陽能電池的元件種類

  • 單能隙及單接面型太陽能電池的能量損失,其主要的型態:

    • 輻射損失 (Radiative Losses)

    • 次能隙損失 (Sub Bandgap Losses)

    • 熱游離損失 (Thermionic Losses)

圖3-3 代表性太陽能電池元件的能量損失型態

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-2太陽能電池的元件種類

  • 能量釋放方式的種類:

    • 能帶內的能量釋放 (Intra-Band Energy Relaxation)

    • 能帶間的能量釋放 (Inter-Band Energy Relaxation)

圖3-4 代表性太陽能電池元件的能量釋放型態

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-2太陽能電池的元件種類

  • 電子電洞對再復合的基本機制:

    • 光子的發射 (Light Emission)

    • 聲子的發射 (Phonon Emission)

    • 歐傑效應 (Auger Effect)

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-2太陽能電池的元件種類

圖3-5 代表性太陽能電池元件的電子電洞對再復合機制

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-1太陽能電池的材料物性

圖3-6代表性鑽石立方晶格結構 (a) 以及閃鋅礦立方晶格結構 (b) 的示意圖

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-1太陽能電池的材料物性

圖3-7 代表性結晶方向 [100]、結晶方向族 <100>、結晶面 (100)、以及結晶面族 {100} 的示意圖

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-1太陽能電池的材料物性

圖3-8 代表性晶圓片的 {111} n型矽半導體、{100} n型矽半導體、{111} p型矽半導體、以及 {100} p型矽半導體等示意圖

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-1太陽能電池的材料物性

表3-1 不同種類太陽能電池,其基本物性的優點、缺點、以及發展方向

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-1太陽能電池的材料物性

表3-1 不同種類太陽能電池,其基本物性的優點、缺點、以及發展方向

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3 3 2

3-3-2太陽能電池的基本特性

  • 太陽能電池元件的基本特性:

    • 輸出特性 (Output Characteristics)

    • 光譜感度特性 (Spectral Characteristics)

    • 照度特性 (Illumination Characteristics)

    • 溫度特性 (Temperature Characteristics)

    • 非相配特性 (Miss Match Characteristics)

    • 二極體特性 (Diode Characteristics)

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3 3 21

3-3-2太陽能電池的基本特性

  • 一、輸出特性 (Output Characteristics)

圖3-9太陽電池元件的電流 (i) - 電壓 (v) 特性關係圖

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3 3 22

3-3-2太陽能電池的基本特性

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3 3 23

3-3-2太陽能電池的基本特性

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-2太陽能電池的基本特性

圖3-10太陽能電池元件的等效電路示意圖

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-2太陽能電池的基本特性

圖3-11

太陽能電池元件的電壓、電流、以及電功率的曲線關係示意圖

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-2太陽能電池的基本特性

  • 二、光譜感度特性

圖3-12太陽能電池元件的光譜感度特性

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3-3-2太陽能電池的基本特性

  • 三、照度特性

    • 在照度特性方面,太陽光的照度大小,將影響太陽能電池元件的電流 - 電壓特性

圖3-13太陽能電池元件的照度特性

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3 3 28

3-3-2太陽能電池的基本特性

  • 四、溫度特性

    • 在溫度特性方面,半導體元件的能隙大小,將因材料、元件、以及製程等因素,而有所差異性的,如圖3-14所示

圖3-14太陽能電池元件的溫度特性

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3-3-2太陽能電池的基本特性

  • 五、非相配特性或不整合率特性

  • 六、二極體特性

    • 太陽能電池胞是由兩種不同屬性的半導體所構成的二極體元件,而此一二極體元件特性即是太陽能電池的二極體特性,如圖3-15所示

第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P

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3-3-2太陽能電池的基本特性

圖3-15太陽能電池元件的二極體特

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3 3 3

3-3-3太陽能電池的特性量測

  • 在太陽能電池胞及其模組的輸出量測方面,其輸出量測輸出量測是一種可變負載方式的,而其主要的量測方式:

    • X-Y記錄器方式 (X-Y Record Measurement)

    • 電容負載方式 (Capacitance Loading Measurement)

    • 偏電壓電源方式 (Bias Voltage Source Measurement)

    • 電子負載方式 (Electronic Loading Measurement)

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3-3-3太陽能電池的特性量測

  • 一、X-Y記錄器方式

    • 在X-Y記錄器方式量測上,有電阻負載兩端子型的 (a) 以及電源負載四端子型的 (b) 等兩種,如圖3-16所示

    • X-Y記錄器量測方式 (X-Y Record Measurement),是測量太陽電池元件輸出特性的最簡單的方法。在圖3-16(a) 所示

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3-3-3太陽能電池的特性量測

圖3-16X-Y記錄器量測方式的基本原理示意圖

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3 3 33

3-3-3太陽能電池的特性量測

  • 二、電容負載量測方式

圖3-17電容負載量測方式的基本原理示意圖

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3 3 34

3-3-3太陽能電池的特性量測

  • 三、偏電壓電源量測方式

圖3-18偏電壓電源量測方式的基本原理示意圖

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3-3-3太陽能電池的特性量測

  • 四、電子負載量測方式

圖3-19電子負載量測方式的基本原理示意圖

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