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2.2、光譜響應(yīng)

太陽能電池吸收入射光光子可以產(chǎn)生電子空穴對，只要光子能量Eph 大于能帶能量EG。光子能量超過EG 馬上轉(zhuǎn)換為熱，如圖2.6。

太陽能電池量子功效（Q.E.)定義為一入射光中從價帶移動到導(dǎo)帶的電子子數(shù)量。最大波長被能帶限定。入射太陽光可以被最大利用，如果能帶在1.0-1.6eV范圍內(nèi)。這導(dǎo)致電池最大效率只能到44%（Shockley and Queisser,1961)。硅能帶在1.1eV，接近理想，然而砷化鎵在1.4eV，在理論上更理想。圖3.7 描述了理想量子能效和能帶關(guān)系。


同時也影響太陽能電池光譜響應(yīng)。每瓦入射光產(chǎn)生電流，理想情況下，隨波長增加。然而在短波中，電池不能利用所有能量光子，然而在長波中，吸收減弱意味著被有效利用前光子要經(jīng)過較長的路程， 所以限定擴(kuò)散長度在電池材料中也就限制了電池的響應(yīng)。

圖2-8：量子光譜響應(yīng)隨波長變化

光譜響應(yīng)可以被以下公式計算：




其中A/W--->0 當(dāng)λ --->0 時，因?yàn)檫@只有少量的光子在每瓦入射光中。

波長響應(yīng)能力使得電池性能很大程度上依賴于太陽光的光譜分布。另外注意光和復(fù)合的損失意味著實(shí)際的電池只能接近于理想狀況。