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《太阳能电池的原材料——半导体物理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、太阳电池基础与工艺性质：专业基础课考核：闭卷考试学时：32学分：2主讲人：王晓晶联系方式：13638612447wxjisme@yahoo.cn1.概论:课程背景及计划2.光伏技术的发展历史3.太阳能分布与光谱分析4.太阳电池物理基础5.半导体的基本知识6.太阳电池工作原理7.硅材料的制备工艺8.太阳电池的制备过程9.太阳电池的检测技术10.太阳电池组件的制作与测试11.太阳电池技术的最新进展目录上次课程重点回顾大气质量（AM）：AM1.5（地面测试条件），AM0（太空测试条件）太阳辐射能地面用太阳电池测试条件：1000瓦/米2航天用太阳电池测试条件：1367瓦/米2第二章
2、太阳电池物理基础第一节半导体物理基础－晶体结构－能带理论第二节半导体材料的基本特性-半导体的特性（光伏效应）-半导体的导电机构第三节p-n结的形成与特性构成及原理势垒类型制备工艺第一节半导体物理基础1.1半导体定义1.2半导体特性1.3半导体材料结构1.4能带理论1.3半导体发展历史按导电性强弱，材料一般可分为三大类，即导体、半导体和绝缘体。导体的电阻率一般在10-4Ωcm以下，如金、银、铜、铝等金属和合金材料；绝缘体是不易导电的物质，如橡胶、玻璃、陶瓷和塑料等，电阻率一般在109Ωcm以上；而半导体的电阻率一般在10-4-109Ωcm之间，如锗、硅、砷化镓等。半导体材料又
3、可分为晶体半导体材料、非晶体半导体材料及有机半导体材料。1.1什么是半导体？1.2半导体的特性1.掺杂特性：掺入微量杂质可引起载流子浓度变化，从而明显改变半导体的导电能力。此外，在同一种材料中掺入不同类型的杂质，可得到不同导型的材料（p或n型）；2.温度特性：与金属不同，本征（纯净）半导体具有负的温度系数，即随着温度升高，电阻率下降。但掺杂半导体的温度系数可正可负，要具体分析。3.环境特性：光照、电场、磁场、压力和环境气氛等也同样可引起半导体导电能力变化。如硫化镉薄膜，其暗电阻为数十兆欧姆，而受光照时的电阻可下降到数十千欧姆（光电导效应）化学元素周期表周期表中与半导体相关的
4、部分周期IIIIIIVVVI2BCN3AlSiPS4ZnGaGeAsSe5CdInSnSbTe6HgPb1.3半导体材料结构半导体材料的原子排列状态：晶体结构和非晶体结构非晶体（无定形体）—指内部质点排列不规则，没有一定结晶外形，没有固定熔点的固体物质。晶体—指内部质点（原子、分子、离子）在空间有规则地排列成具有整齐外形，并以多面体出现的固体物质。结构决定性能，性能反映结构实验证明：在晶体中可找出一个个平行六面体，据六面体几何数据不同，可将晶体分为不同类型七大晶系—立方、六方、四方、三方、正交、单斜、三斜七种；十四种晶格类型最常见的是立方晶系中的简单立方、体心立方、面心立方
5、晶格。食盐NaCl晶体结构(面心立方）Cl-Na+金刚石晶体结构(面心立方）晶体：长程有序，周期性；非晶体：短程有序材料结构晶体结构硅具有金刚石晶体结构，可看成两个面心立方的套构复合，即两个面心立方晶格沿立方体对角线偏移1/4.密度为2.33g/cm3.晶体结构结构类型半导体材料金刚石Si,金刚石，Ge闪锌矿GaAs，InP,GaP,GaSb,InAs,InSb,BN,ZnS,ZnO,CaS,CdSe,CdTe,SiC,GaN纤锌矿GaN,BN,InN,AIN,ZnO,ZnS,CdS,CdSe,SiCNaClPbS,PbSe,PbTe,CdO重要半导体材料的晶体结构2011
6、年诺贝尔化学奖以色列人达尼埃尔·谢赫特曼以发现准晶体改变了科学家对固体物质结构的认识准晶体，或称准结晶体，异于常规晶体。准晶体是一类不具备晶格周期性、却显现长程有序性的固体材料准晶体在材料中所起的强化作用，相当于“装甲”准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体典型半导体材料-硅晶体硅(14)1.结构特征为长程有序2.呈正四面体排列，每一个硅原子位于正四面体的顶点，并与另外四个硅原子以共价键紧密结合。这种结构可以延展得非常庞大，从而形成稳定的晶格结构。3.间接带隙，禁带宽度为1.1eV4.制备方法:单晶：CZ法（直拉法),区熔法（FZ）等多晶：改良西门子法、硅烷法和流化床法典型半
7、导体材料-硅非晶硅(无定形硅,a-Si)1.结构特征为长程无序，短程有序2.晶格网络呈无序排列,部分原子含有悬挂键,这些悬挂键可以被氢所填充，经氢化之后，无定形硅（a-Si:H)的悬空键密度会显著减小，并足以达到半导体材料的标准。3.在光的照射下，a-Si:H的导电性能将会显著衰退，这种特性被称为S-W效应(Staebler-WronskiEffect).4.直接带隙,禁带宽度1.6-1.8eV5.制备方法:PECVD(plasmaenhancedchemicalvapordeposition)典型半导体材料-硅微
