图

1.2

半导体太阳电池工作原理

所以光伏电池工作的首要条件是入射光和半导体对光的吸收，其次是半导

体内存在内建静电场或有效力场，使非平衡载流子漂移从而产生电动势。

1.2 半导体中的光吸收

透射光在半导体中能被吸收，这种吸收是由于光子激发了占据较低能态的

电子，使它跃迁到较高能态所致。因为半导体价带中有大量的被电子占据的能态

导带中有大量空着的能态，所以当入射光子的能量大于禁带宽度时，入射的光

子将大部分被吸收。半导体中的本征吸收是光电池中的一种重要的光吸收过程，

它是指价带中的电子受光子激发跃迁到导带，在价带中产生一个空穴，同时光

子湮没的过程。要发生本征吸收，光子的能量须等于或大于半导体材料的禁带宽

度 Eg，因而对每一种半导体材料，均有一个本征吸收的长波限：

)

(

24

.

1

0

m

E

g

µ

λ =

                         

（

1-1）

式中，

g

E

单位取 eV。在这个跃迁过程中，能量和动量必须守恒。由于半导

体能带结构不同，所以表现出有两种不同形式的本征吸收

——直接跃迁和间接

跃迁。对应于这两种跃迁的半导体材料，分别称为直接带隙半导体和间接带隙半

导体。

直接带隙半导体导带和价带的极值对应于相同的波矢

K

。因为一般半导体所

吸收的光子的动量远小于能带中电子的准动量 hK ，所以，在跃迁过程中电子的

准动量基本上是守恒的，即跃迁前后电子的波矢

K

保持不变。由于能量守恒，末

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