太陽電池能隙〈Energy Gap〉測量

太陽電池能隙 〈Energy Gap〉測量
高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢教師

(一)實驗目的

• 了解太陽能電池材料能隙的大小。

(二)儀器設備

(1)非晶型太陽能板、(2)濾光片(波長：黃540nm、橘580nm、紅640nm)、(3)單槍投影機、(4)暗箱、(5)安培計、(6)電線、(7)鱷魚夾、(8)電腦

(三)研究過程

1. 連接好以下電路並至入黑箱中
   
2. 以濾光片(波長為黃540nm)擋住單槍投影機的鏡頭，照射太陽電池
3. 測量短路電流，橘580nm、紅640nm濾光片以此類推
4. 增加照度以提高電流
5. 重複步驟3

(四)研究結果

1. 
2. 求出三條關係線之線性公式，並計算出 $$x$$ 截距，取平均值即是能激發太陽能板之能量最小的光線之波長。
   $$x$$ 截距平均為 $$645.51(nm)$$ 所對應的能量為能隙 $$(eV)= 1.920962(eV)$$

(五)實驗討論

1. 利用各種不同規格之濾光片，將比上面標示之波長更短(即能量更高)的光線濾去，觀察其對電流之影響。
2. 關係線之 $$x$$ 截距，代表無論什麼照度的入射光，其光電流均為 $$0~mA$$，即所能激發太陽能板之最低能量光的波長，由此可計算出能隙。
3. 利用照度改變電流，截距仍大致相同。顯示只要半導體之性質相同，其能隙皆一樣，與照度無關。
4. 使用毫安培計，可以減少誤差。
5. 需特別注意外來光線的影響，避免讓單槍投影機以外的光照射太陽電池。
6. 此太陽電池的材料應是非晶矽 Amorphous(室溫下能隙 $$1.7~eV$$)。

實驗者：沈君宜、周炯彤、陳君庭、黃瑩盈