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　　红外缺陷检测原理 图 1a 为常见单晶硅太阳电池的结构图， 为了提高转换效率， 电池表面会制备陷光结构（如图中所示的倒金字塔结构）。 硅作为间接带隙半导体， 发光效率很低， 但光陷技术是提高电-光转换效率的一项关键性措施。 在如图 1a 所示的单晶硅太阳电池结构中， 光陷阱原理类似于“人造黑体”， 无外加电压、 热平衡状态下的硅太阳电池可以作为黑体辐射。 热平衡下， 在禁带以上的任何波长， 电池吸收由其光谱吸收特性决定的一小部分入射黑体辐射， 发出相同量的辐射， 这些辐射的实际来源主要是 p-n 结耗尽区内的导带与价带的带间复合。 复合过程中发射的光有相当多...

　　红外缺陷检测原理 图 1a 为常见单晶硅太阳电池的结构图， 为了提高转换效率， 电池表面会制备陷光结构（如图中所示的倒金字塔结构）。 硅作为间接带隙半导体， 发光效率很低， 但光陷技术是提高电-光转换效率的一项关键性措施。 在如图 1a 所示的单晶硅太阳电池结构中， 光陷阱原理类似于“人造黑体”， 无外加电压、 热平衡状态下的硅太阳电池可以作为黑体辐射。 热平衡下， 在禁带以上的任何波长， 电池吸收由其光谱吸收特性决定的一小部分入射黑体辐射， 发出相同量的辐射， 这些辐射的实际来源主要是 p-n 结耗尽区内的导带与价带的带间复合。 复合过程中发射的光有相当多的部分在电池内部被内反射和重新吸收， 只有一小部分到达外界；当给电池加电压导通后， 电子-空穴浓度按照指数形式增长， p-n 结中禁带上的光则可认为是普朗克辐射以二极管电压指数增长， 从而以指数增长的速度提高总辐射复合率， 发射光也以相同的因数呈指数形式增长。 需要补充的是， 澳大利亚新南威尔士大学光伏研究中心马丁格林等人反向运用 PERL 电池制作 LED， 在电池两端加上正向电压得到了室温下发光效率接近 1%， 而 PERL 中增加发光效率的关键技术即为金字塔光陷阱技术。 根据半导体材料中量子跃迁发光的原理， 当给硅太阳电池通电时， 应该发出波长为 =hc/Eg的光线， 其中 h 为普朗克常数， c 为光速， E 为硅材料的禁带宽度。 根据硅材料的禁带宽度 E=1.12eV 推算， 其量子跃迁发光波长为 1.11m。 图1b 为太阳电池在加 1A 正向电流时的电致发光光谱分布图， 实际测试的波长范围为 400~1400nm， 为了显示细节， 图中只给出了 900~1400nm 的谱线， 其余波段的谱线均为本底噪声。 a 典型结构图[20] b 电致发光光谱图 图 1 单晶硅太阳电池典型结构图和电致发光光谱图 在实际情况中， 电池片的发光效率同表面复合速率、 杂质复合中心个数等许