太陽能電池板主要是用什麼波長的光線發電?
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02-13
320nm~1100nm,即可見光和近紅外。 原因是太陽能電池板的主要材料是硅,其能級結構決定了它不能吸收波長大於1100nm的光。 公式是: Lambda=1.24/Eg (uM) 下面是對公式的解釋: 根據能帶理論,原子的能帶可以分為導帶,價帶,和禁帶。 最外層電子通常在價帶。價帶中的電子是不能導電的,而導帶中的電子是可以導電的。 價帶到導帶之間有一個能量差,用Eg表示。 對於硅(太陽能電池板的主要材料),Eg=1.1 eV 當一束光照射在硅上時,如果光子的能量足夠大(大於Eg),價帶的電子就能夠激發到導帶,即光能轉化為電能。 因此,太陽能電池板吸收光的條件是:該波長的光光子能量大於1.1eV。 光子的能量為 E=hv,其中h為普朗克常數,v是光子頻率。 由於條件是 E > Eg ,可以推出: Lambda=1.24/Eg (uM) 其中lambda是該光子的最長波長(只有波長小於lambda的光才能被吸收),單位是微米(um) 對於硅,lambda=1.24/1.1 = 1.1 um。用什麼樣波長的光線取決於電池板的半導體層材質。所有能量大於所選用的材質的禁帶寬度的光子才是有用的。 比如晶硅電池的吸收頻譜在350-1100nm,硅基薄膜型電池在350-950nm或者稍大一點。材料吸收光子,將電子激發,形成自由電子和空穴,二者可以在材料中自由的運動。PN結將這兩種載流子隔離到兩個電極中,這就是光能轉化為電能的原理。 除了硅,當然還有其他的材料,不同的材料,禁帶寬度不同,只夠吸收光的波長範圍也不同。其他材料 還有砷化鎵,銅銦鎵錫,碲化鎘,等等,原理都是一樣的。
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