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1、光伏效应形成机制的细节问题我想做III-V族化合物太阳能电池，现有不解之处，即少子扩散到了多子区。陈述如下： 无光照时，p型和n型半导体接触后，在扩散和漂移的作用下，一般会形成p区、空间电荷区和n区三部分。一般认为，在有光照时，1、空间电荷区产生的空穴-电子对，在内建电场的作用下，电子会向n区运动而进入n区；空穴会向p 区运动而进入p区。2、p区产生的在据空间电荷区一个扩散长度内的空穴-电子对，会向空间电荷区运动，其中电子逆着内 建电场方向运动，可以穿越空间电荷区而进入n区；空穴不能逆着内建电场的方向运动，就无法穿越空间 电荷区，只能留在p区。也就是说，p区的少子-电子先扩散后漂移进入了 n区
2、。3、类似，n区的少子-空穴会进入p区也就是说a、少子扩散到了多子区，这有悖于扩散从高浓度向低浓度扩散的原理。b、p区的电子进入空间电荷区的动力是什莫？要知道，首先空间电荷区外无电场，其次电子从p区进 入空间电荷区首先要克服空间电荷区近p区的负电荷的斥力，难道扩散的动力大于斥力吗？最后还想知道，p区、空间电荷区和n区三部分分别产生光电流，哪个最大？请给出计算过程，最好有 实例P N结光电效应：当P一N结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子。但能引起光伏效应的 只能是本征吸收所激发的少数载流子。因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属多子，都被势垒阻 挡而不能过结。只有
3、P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时 能在内建电场作用下漂移过结。光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，即电子空穴对被内建电场分 离。这导致在N区边界附近有光生电子积累，在P区边界附近有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡P 一N结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。此电场使势垒降低，其减小量即光生电 势差，P端正，N端负。于是有结电流由P区流向N区，其方向与光电流相反。实际上，并非所产生的全部光生载流子都对光生电流有贡献。设N区中空穴在寿命TP的时间内扩 散距离为、，P区中电子在寿命T n的时间内扩散距离为Ln、+Lp = L远大于P N
4、结本身的宽度。 故可以认为在结附近平均扩散距离L内所产生的光生载流子都对光电流有贡献。而产生的位置距离结区超 过L的电子空穴对，在扩散过程中将全部复合掉，对PN结光电效应无贡献。光照下的PN结电流方程：与热平衡时比较有光照时，PN结内将产生一个附加电流（光电流）“其方向与PN结反向饱和电流I。相同， 一般I pI。此时I = I equ/KT （1。+1 ）令Ip=SE，贝【JI = I o e qu/KT （ Io+SE）开路电压Uoc：光照下的PN结外电路开路时P端对N端的电压，即上述电流方程中I = 0时的u值：0 = I o e qu/KT （ Io+SE）Uoc=(KT/q)ln(S
5、E+Io)/IoR(KT/q)ln(S财 I短路电流I :sc光照下的PN结，外电路短路时，从P端流出，经过外电路，从N端流入的电流称为短路电流I sc。即上述电流方程中U=0时的I值，得Isc=SE。Uoc与I*是光照下PN结的两个重要参数，在一定温度下，Uoc与光照度E成对数关系，但最 大值不超过接触电势差Udo弱光照下，Isc与E有线性关系。a) 无光照时热平衡态，NP型半导体有统一的费米能级，势垒高度为qUD=EFNE.。b) 稳定光照下PN结外电路开路，由于光生载流子积累而出现光生电压Uoc不再有统一费米能级，势 垒高度为q(UDUoc)。c) 稳定光照下p n结外电路短路，p n结两端无光生电压，势垒高度为qUD，光生电子空穴 对被内建电场分离后流入外电路形成短路电流。d) 有光照有负载，一部分光电流在负载上建立起电压Uy另一部分光电流被PN结因正向偏压 引起的正向电流抵消，势垒高度为q(UDUj。
光伏效应形成机制的细节问题
