光合作用

Report
太陽光電技術
Week 1: Basic concepts
光合作用
再生能源種類
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風能
太陽能
水力
地熱能
氫能
生化質能
Single Crystalline
單晶矽
Silicon
矽
Crystalline
Poly Crystalline
晶矽
多晶矽
Amorphous Thin
Film
Thin Film Poly
非晶矽薄膜
Poly Crystalline
solar cell
Compound
多晶
化合物
Single Crystalline
單晶
Organic cell
有機材料
Dye-sensitized solar
cell
染料敏化電池
多晶矽薄膜
太陽電池種類
Type of cell
Efficienciy (%)
Characteristics
Crystalline (晶形矽)
24
high cost
Multicrystalline (多晶形
矽)
18
high cost
Amorphous (非晶形矽)
13
medium cost,
unstable
CuInSe2 (銅銦硒)
19
indium expensive
III-V semiconductors (GaAs, InP) (砷
化鎵)
25
High efficiency, high
cost
II-VI (CdTe) (銻化鎘)
16
Dye-sensitized nanostructured
Cells
10
low cost,
scale up production
Bipolar AlGaAs/Si
20
high cost
Organic (有機)
3-5
low cost,
Silicon(矽)
電磁波頻譜
太陽光功率=1500W/m2 (大氣上層)
Figure 2.9: Schematic of AM reference spectra condition
AM1.5G=1000 W/m2 (地球表面)
Figure 2.10: Examples of other realistic atmospheric and air mass conditions compared to AM 1.5
Silicon 的能帶 (energy band)
Principle of silicon solar cells
Valence – conduction band
Transition , one photon produces
one e-h pair
P-N Junction
Problem: 電子電動因庫倫力吸引—Excition, 防害電子的收集
Exciton 的觀念
• bound Electron-hole pair 稱為 exciton
A tightly bound exciton
Exciton 之束縛能
實際Si 太陽電池之結構
Antireflection coating 減少入射光之反射
能量轉換效率 (energy conversion
efficiency,η )
入射太陽光輻射之能量( Pin ) 與太陽能電
池輸出功率 ( Pmax ) 的百分比
標準光源: AM 1.5 (0.1W/cm2)
X軸交會點: 開路電壓 ( open circuit voltage,VOC )
Y 軸交會點: 短路電流( short circuit current,ISC )
填充因子FF ( fill factor )
I-V量測示意圖
AM1.5 Filter
2400
圖3-3-1.2 電腦量測示意圖
IPCE ( Incident photon to current
conversion efficiency )
λ : 單色光波長
J : DSSC光電流密度
Pin : 單色光入射能量
IPCE光譜量測架設圖
光纖
樣品座
Keithley 2400
圖3-3-3 IPCE光譜量測架設圖
染料對光波長的IPCE
Theory for Si solar cells: One-diode model
Iph: 入射光產生之電流
I0: 二極體飽和電流
實際狀況,須考慮平行電阻與串聯電阻—
Rparallel, Rseries,
2-diode model
理想太陽電池之I-V 曲線
Rs, Rp 對I-V 曲線之影響
Series resistance 對solar cell 電流之效應
Rs及Rp的簡單計算
Rp-1
Rs =(dV/dI) at I=0
Rp =(dV/dI) at v =0
Rs-1

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