Información General
- Diferentes materiales semiconductores tienen diferentes coeficientes de absorción.
- Los materiales con coeficientes de absorción superiores absorben más fácilmente los fotones, y estos excitan los electrones a la banda de conducción.
- Conociendo los coeficientes de absorción se ayuda a los ingenieros de materiales para determinar qué material hay que utilizar en sus diseños de células solares.
El coeficiente de absorción determina hasta qué punto una luz de una longitud de onda particular puede penetrar en el material antes de ser absorbido. En un material con un bajo coeficiente de absorción, la luz se absorbe mal, y si el material es lo suficientemente delgado, parecerá transparente a esa longitud de onda. El coeficiente de absorción depende del material y también de la longitud de onda de la luz que está siendo absorbida. Los materiales semiconductores tienen un borde brusco en su coeficiente de absorción, ya que la luz que tiene una energía por debajo de la banda prohibida no tiene energía suficiente para excitar un electrón a la banda de conducción desde la banda de valencia. En consecuencia, esta luz no se absorbe. El coeficiente de absorción de varios materiales semiconductores se muestra a continuación.
El coeficiente de absorción, α, en una variedad de materiales semiconductores a 300K como función de la longitud de onda de la luz en el vacío.
El gráfico anterior muestra que, incluso para aquellos fotones que tienen una energía por encima de la banda prohibida, el coeficiente de absorción no es constante, pero depende fuertemente de la longitud de onda. La probabilidad de absorción de un fotón depende de la probabilidad de tener un fotón y un electrón interactuando de tal manera como para pasar de una banda de energía a otra. Para fotones que tienen una energía muy próxima a la de la banda prohibida, la absorción es relativamente baja, ya que sólo los electrones directamente en el borde de la banda de valencia pueden interactuar con el fotón para causar la absorción. A medida que aumenta la energía del fotón, no sólo los electrones ya que tienen la energía cercana a la de la banda prohibida pueden interactuar con el fotón. Por lo tanto, un mayor número de electrones puede interactuar con el fotón y resultando en que el fotón es absorbido.
El coeficiente de absorción, α, está relacionado con el coeficiente de extinción, k, por la siguiente fórmula:
dónde λ es la longitud de onda. Si λ es en nm, se multiplica por 107 para obtener el coeficiente de absorción en las unidades de cm-1.
Propiedades ópticas adicionales del silicio se dan en la página Propiedades Opticas de Silicio.
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