太陽能電池板主要是用什麼波長的光線發電?
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光線頻率波長不一樣,那什麼頻率波長的光線發電效率比較高。
用什麼樣波長的光線取決於電池板的半導體層材質。所有能量大於所選用的材質的禁帶寬度的光子才是有用的。
比如晶硅電池的吸收頻譜在350-1100nm,硅基薄膜型電池在350-950nm或者稍大一點。
320nm~1100nm,即可見光和近紅外。
原因是太陽能電池板的主要材料是硅,其能級結構決定了它不能吸收波長大於1100nm的光。
公式是: Lambda=1.24/Eg (uM)
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下面是對公式的解釋:
根據能帶理論,原子的能帶可以分為導帶,價帶,和禁帶。
最外層電子通常在價帶。價帶中的電子是不能導電的,而導帶中的電子是可以導電的。
價帶到導帶之間有一個能量差,用Eg表示。
對於硅(太陽能電池板的主要材料),Eg=1.1 eV
當一束光照射在硅上時,如果光子的能量足夠大(大於Eg),價帶的電子就能夠激發到導帶,即光能轉化為電能。
因此,太陽能電池板吸收光的條件是:該波長的光光子能量大於1.1eV。
光子的能量為 E=hv,其中h為普朗克常數,v是光子頻率。
由於條件是 E &> Eg ,可以推出:
Lambda=1.24/Eg (uM)
其中lambda是該光子的最長波長(只有波長小於lambda的光才能被吸收),單位是微米(um)
對於硅,lambda=1.24/1.1 = 1.1 um
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