4.12 태양 전지 (Solar Cell) 2

4.12.2 빛 침투 깊이 - 직접 갭 반도체와 간접 갭 반도체

 

 > 태양 빛은 적외선부터 보라색까지의 파장 혹은 광자 에너지 범위를 갖는다. 

 

 > 파장과 광자 에너지 관계는 다음과 같다. 

 > Eg 보다 작은 에너지를 갖는 광자는 반도체에 의해 흡수되지 않는다.

 

 > 빛의 세기는 거리 x에 따라서 지수 함수적으로 감소한다. 

 > α는 흡수 계수이고 1/ α는 침투 깊이이다. 

 

 > 태양 전지는 대부분의 광자를 포획하기 위해서 침투 깊이보다 큰 두께를 가져야한다. 

 

 > Si, Ge는 밴드 특성으로 낮은 흡수 계수를 갖는다. 

 

 > 전자는 파동과 입자성을 동시에 갖는다. 

 

 > 전자는 에너지 E와 파동 벡터 k (k = 2 π / 전자 파장)

 

 > GaAs의 E-k 그래프에서 동일 k에서 전도 대역 바닥과 가전자 대역 꼭대기를 갖는다. 

 

 > 이런 특성을 직접 갭 반도체라고 부르며 excited된 전자가 에너지를 잃으면서 빛을 방출한다. 

 

 > Si의 E-k 밴드는 k 보존을 만족시키기 위해 포논의 도움이 필요하다. 

 

 > 에너지를 얻은 전자가 빛으로 에너지를 방출하는것이 아닌 대부분의 열로 방출되게 된다.  

 

 

Reference 

-. Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, PEARSON(2013)