光伏pn结中n结的孤电子是不是还原性非常高?
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dragoons 楼主
是不是比金属还原性都高,光电效应逸出功都小?因为一般光照在金属上极少产生自由电子光电效应么!
还有金属的反射率都很高,是不是因为金属表面价电子的能级较高(还原性强),电子云较广域,且由于能带效应存在,明显的电子云稀疏区域很小,光子要么被耦合吸收(耦合吸收后若不能及时转嫁能量,仍回射出光子),要么被非耦合散射,共同形成反射和折射并以反射为主。这样理解对吗?@d盾牌星座b
2022年04月19日 02点04分 1
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dragoons 楼主
单质p的还原性肯定是不如许多金属的,当si晶体里参入部分p原子时,一个p原子于周围4个si原子形成共价键,剩余一个孤电子在外围较高能级上分布,这个孤电子的能量就这么高么?或者换句话说,还原性就这么强么?
2022年04月19日 02点04分 2
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dragoons 楼主
我没查到具体数据,但我觉得未必比金属还原性强,首先,自由电子并不是指完全不受束缚的电子,而是指在该能级能带,不同表面区域的能带已经联通,电子并不被束缚在某一原子附近。所以我们日常的光照金属,即使发生了光电效应,电子也不会跑溢出金属之外,离真正的绝对自由还是能量不够的。
2022年04月19日 03点04分 3
要思考电子的束缚问题,先要从成键角度思考。金属键都是成键,是把原子拉在一起的键,它就好比把共价成键的π键,往金属原子共有电子区域变形化,电子运动到这里又被其它全同电子替换再绕回去。
2022年04月19日 04点04分
光照在金属上,电子并不能跑出“原子共有电子的区带(因为是连续的,所以用带来概括)”。金属键的键合电子吸收光子,它跑不出这个区带,最终要被其它“共有区域”的金属键电子约束,回到原来的量子位,光子又被耦合式放出来。
2022年04月19日 04点04分
@d盾牌星座b 是的是的,所谓能带我理解的就是各附近电荷对该电子的电子云或波函数的相对密集区域,自由电子则是处在高能量能带,这些能带在不同区域是互联的。
2022年04月19日 04点04分
@dragoons 金属键的自由电子是比较强的,并不是真正意义的自由,比不自由的离子键都强。。。打个比方,金属中自由电子好比是公路网络中的汽车,其“自由”指代的是在公路上自由奔驰,而不是可以无限越野。
2022年04月19日 04点04分
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dragoons 楼主
铁的截止频率为1.14*10^15hz,钠的截止频率5*10^14hz,而可见光的频率范围约为4.2~7.8*10^14hz,太阳光到达地面后,紫外区能量约占5%,可见光区占55%,红外区占40%。而日常光伏发电的能量转化效率要达到20~30%,除去热损耗外,对光的吸收估计起码要占50%以上,即光伏pn结的光电效应截止频率应该在红外段,即4.2*10^14hz以下。可见pn结的还原性比钠原子还要强,也不知道这么理解逻辑是否严谨。
2022年04月19日 03点04分 4
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有点意思,可以对比一下光伏电势和金属的电离电位。
2022年04月19日 03点04分 5
光伏发电损失的能量很多,譬如超过截止频率的能量溢出损失,但种种损失下来,光伏还有这效率,pn结的光电截止频率该有多低啊!你说是吧?另外,光伏电势什么意思,没百度到。
2022年04月19日 03点04分
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dragoons 楼主
据了解,为提高光电转化效率,pn结中参入多种介质,以期捕获不同频率光子,那为什么不全部参入最低截止频率的介质呢?是怕高频光子在激发出较高能量的自由电子后,自由电子释放能量到较低的自由电子损失能量么?那难道不怕低频光子被对应高频的介质拦截没有激发出自由电子么?
2022年04月19日 03点04分 6
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dragoons 楼主
光电转化的能量损失几乎都以光伏板的热辐射丢失,热平衡时满足两个条件:1、电子且主要是外层价电子传递给原子热运动的能量=原子热运动传递给外层价电子的能量+光伏板辐射或传导散热;2、电子从束缚态跃迁到自由态的数目=电子从自由态回落到束缚态的数目+做功电流流出的数目。假设光子能量大于逸出功较多,则自由电子能量较高,回落后对原子产生的热效应越强,温度越高,热损失越大,所以对应介质逸出功不能选的太小,当然逸出功太大,则很多光子被自由态以下吸收或散射,最终大部分转化为热运动,也不利于提高光电转化效率。
2022年04月19日 04点04分 7
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dragoons 楼主
弄个三棱镜分光,然后照射不同光伏板上,照样经济上合算么?
2022年04月19日 04点04分 8
百度了下还真有分光光伏的,不过也不知道可行性如何@d盾牌星座b
2022年04月19日 05点04分
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dragoons 楼主
若逸出功太小,则高频光子入射后,自由电子能量很高,其热运动也剧烈,会把能量传递给原子,引起原子热运动剧烈,光伏板升温,同时自由电子由于能级很高,往较低能态掉落几率也大,过程中释放光子加热内部或出射光伏板以外,造成能量损失。最合理的应是光子能量大于逸出功一定数值,若只是刚好等于,则自由电子变回非自由电子几率很大,不仅产生的自由电子数少,且变回非自由电子过程中白白损失能量,影响效率。
2022年04月19日 04点04分 9
光子频率很高,激发出能量很高的自由电子后,自由电子应该很快会回落到较低能级的自由电子甚至非自由电子所对应能带,过程中释放光子,可能继续激发自由电子,所以频率很高的光,能量也不算很浪费,会不会是这样@d盾牌星座b
2022年04月20日 09点04分
@dragoons 高频光子是构成光伏电池的输出电压得主要因素
2022年04月21日 09点04分
@d盾牌星座b 的确,截止频率都在红外,若红外之上的浪费率很高,达不到如此的光电效率。
2022年04月21日 10点04分
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所以太阳能电池板为什么要整一堆复杂的封装工艺呢,即使如此,半导体材料内的无法彻底净化的氧杂质,也会在导致开箱受光的时候,一装机就掉2%的效率,这就是初始光衰。
2022年04月19日 04点04分 10
说白了,基础原理不复杂,细节原因和材料工艺才是革命性的啊!但愿我们国家企业能走在前列
2022年04月19日 05点04分
基础研究还是非常重要的,但愿高智商的人也能不为经济所累,攻坚克难。现实中太多人没有正确价值观,唯是非权谋不论对错良知,这也是我国人才流失重要原因,感觉,只知道中庸权谋,不重视价值观教育,重视所谓的权谋情商。
2022年04月19日 05点04分
提高效率的核心就是减小光伏板的发热升温及反射出射,感觉光伏效率这块未来应该还有上升空间。
2022年04月19日 05点04分
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dragoons 楼主
我明白了,还原性指完全脱离原子的能量,激发为自由电子所需的逸出功只是跨越禁带到到导带的能量,与原子极其分布温度等多重因素相关,并不直接等效于还原性@d盾牌星座b
2022年04月19日 14点04分 12
是的,导带仍在晶体中原子共同约束电子的区域内,并没有脱离原子。
2022年04月20日 04点04分
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