图1-1：本征半导体的能带简化图

1。2。2 太阳能电池的工作原理

n型硅是在硅晶体中掺入某些五价杂质元素，如磷，使之替代晶格中的某些硅。由于杂质原子最外层有5个电子，在晶格中与周围的硅共价配对时多出一个电子，不受共价键的束缚而成为自由电子。因此，在n型硅中我们称自由电子为多数载流子，空穴是少数载流子；p型硅则是在硅晶体中掺入某些三价杂质元素，如硼使之代替硅晶体中某些硅元素。由于杂质原子最外层有3个电子，在与周围硅原子共价配对时多出一个空穴。因此，在p型硅中空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子；文献综述

在如图1-2，由于n型半导体中有较高浓度的电子，p型半导体中有较高浓度的空穴，当他们紧密接触形成p-n结时，在界面处分别形成空穴和电子的浓度梯度。由于扩散运动，使得空穴流入n区，电子流入p区，结果在界面处形成了一个由n区指向p区的内建电场，并且与扩散运动的方向相反，从而阻碍了扩散运动。当两者达到平衡时，p-n结处不存在可移动的载流子，对外不显示电流。当光照射到半导体上时，半导体吸收了能量大于其禁带宽度的光子，使得内部电子被激发到p-n结上形成电子-空穴对，在内建电场的作用下电子-空穴相互分离，电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区拥有了过剩的电子，p区拥有了过剩的空穴，最终在p-n结处附近形成了与内建电场相反的光生电场。当光生电场的强度逐渐增大时，除了部分抵消掉内建电场的作用外，还使得n区带负电，p区带正电，接通回路后，便有外电流通过，这就是光生伏特效应[1]。

图 1-2：太阳能电池基本结构图

1。2。3 太阳能电池的特性参数

衡量太阳能电池性能好坏的参数有开路电压（Uoc）、短路电流（Isc）、最大输出功率（Pm）、填充因子（FF）、光电转换效率PCE（Ƞ）。

(1)开路电压

如图1-3，在一定的温度和光照下，太阳能电池在开路情况下的电压值称为开路电压，即在I=0时的电压值，伏安特性曲线与横坐标的交点处。

（2）短路电流

而太阳能电池在端电压U=0时的输出电流为短路电流，即伏安特性曲线与纵坐标的交点处。

（3）最大输出功率

伏安特性曲线上的任意一点所对应的电压与电流的乘积称为功率P，当调节负载电阻为某一值使得P达到一个最大值则称为最大输出功率Pm，且Pm=ImUm=Pmax。其中Im为此时对应的工作电流，Um为对应的工作电压。来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

（4）填充因子

填充因子是最大输出功率与短路电流和开路电压乘积之比，即：FF=Pm/IscUoc，其是反映太阳能电池性能好坏的一个重要标准。在图1-3中，通过开路电压所作垂直线与通过短路电流所做的水平线和横纵坐标形成的矩形面积A，即该太阳能电池的极限输出功率。而通过M点所做的垂直与水平线和横纵坐标所形成的矩形面积B，即为该电池的最大输出功率，从而FF也可以表示为：FF=B/A。

（5）光电转换效率

太阳能电池的最大输出功率与光照入射到电池上的输入功率之比称为光电转换效率，即：Ƞ=ImUm/AiPin，其中Ai为太阳能电池的总面积，Pin为单位面积上入射光的功率。其是反映太阳能电池性能好坏的一个最主要的因素和衡量标准。