光谱响应

光谱响应在概念上类似于量子效率。量子效率给出了太阳能电池输出的电子数量与入射到器件上的光子数量的比率,而光谱响应是太阳能电池产生的电流与入射到太阳能电池上的功率的比率。光谱响应曲线如下所示。

spectral response

透过玻璃的硅太阳能电池的光谱响应。在 400 nm 以下的短波长处,玻璃吸收了大部分光,所以电池响应非常低。在中间波长处,电池接近理想值。在长波长处,响应回落到零。硅是一种间接带隙半导体,因此在与带隙相对应的波长处不存在急剧的截断 (Eg = 1.12 eV).

由于半导体无法吸收能量低于带隙的光子,理想的光谱响应在长波长处受到限制。该限制与量子效率曲线中遇到的限制相同。然而,与 QE 曲线的形状不同,光谱响应在短波长处降低。在这些波长下,每个光子具有很大的能量,因此光子与功率的比率降低。任何高于带隙能量值的能量都不会被太阳能电池完全利用,而是用于加热太阳能电池。无法充分利用高能的入射能量,并且无法吸收低能的光,这意味着由单个 p-n 结组成的太阳能电池存在显着的功率损耗。

光谱响应和量子效率都用于太阳能电池分析,并根据系统应用做出选择。光谱响应使用到每个波长光的功率,而量子效率使用光子通量。将 QE 转换为 SR 通过以下公式完成:

$$SR=\frac{q \lambda}{h c} QE$$

简化为:

下图与上一页显示的量子效率图类似,但绘制的是光谱响应而不是量子效率。.

X
110
X
11e6
X
1010000
X
11e6

内部光谱响应。 Lp 是发射极扩散长度(μm),Sp 是前表面复合速度(cm/s),Ln 是基极扩散长度(μm),Sn 是后表面复合速度(cm/s)。  单击图表可获取数据。