太陽能光伏網訊：光伏電池生產制造可以說是光伏產業鏈中最重要，也是技術含量最高的環節，熟悉掌握太陽能電池相關的理論基礎，對進一步理解電池生產工藝及高效電池的研發都是很有必要的，為此筆者對太陽能光伏電池理論做了一些基礎總結。

光學基礎

晶體硅的禁帶寬度為Eg=1.12ev，其隨溫度而變化，但一般在1.11.3ev之間。由hv=hc/λ=Eg推出：

λ=hc/Eg=1.24/1.12=1100nm（本征吸收的光波極限）

由光生伏特效應可知：只有波長小于1100nm的才能在硅中激發出出電子空穴對，即出現光生伏特效應。

而如下圖所示，97%以上的太陽輻射能的波長位于2903000nm，可見光波長為380（紫色）780（紅色）nm。故能出現光生伏特效應的光子占大部分的為可見光。

太陽光譜中波長大于1.1μm不能出現光生伏特效應，而是轉變為熱量，這部分占光能的25%；而當光子能量大于禁帶寬度1.12ev時，只能激發出現一個電子空穴對，剩余的能量轉化為熱量，這部分損失的能量同樣占總光能的25%。所以用于轉化為電能的能量只占太陽能總能量的50%。

半導體材料的光吸收（包括熱能和轉換的電能等）

當一束光照射在物體上時，一部分入射光線在物體表面反射或散射，一部分被物體吸收，另一部分可能透過物體。也就是說，光能的一部分可以被物體吸收。隨著物體厚度的新增，光吸收也新增。假如入射光的能量為I0，則在離表面距離x處，光的能量為

式中，a為物體的吸收系數，表示光在物體中傳播1/a距離時，能量因吸收而衰減到原來的1/e。半導體材料的吸收系數較大，一般在105cm-1以上，能夠強烈的吸收光的能量。被吸收的光能將使材料中能量低的電子躍遷到較高的能級。

硅材料是間接能帶材料，在可見光范圍內，硅的光吸收系數遠低于其他太陽能光電材料，如吸收95%的太陽光，GaAs太陽電池只要510μm的厚度，而硅太陽電池則要150μm以上的厚度；因此在制備晶體硅太陽電池時，硅片的厚度在150200μm以上，才能有效的吸收太陽能。直接帶隙和間接帶隙的差別重要體現在光的吸收系數，直接帶隙半導體的吸收系數大于間接帶隙，這樣直接帶隙的半導體可以做的更薄且能量損失也少。