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太阳能发电的基础：纯硅晶体的导电能力
太阳能发电的基础：纯硅晶体的导电能力纯粹从几何要求上我们就可以理解，硅的这种键合形成的结构必定是空间对称的，满足这种要求的结构只有一种，它被称为金刚石结构，因金刚石中碳原子正是以这种结构排布而得名，事实上其形成机理也与硅十分相似。这种结构排列的硅晶体中，原子密度为5X1022/cm3。
理想情况下，纯硅晶体不会有任何导电能力，因为没有自由电子或任何其他载流子——所有外层电子都被束缚在共价键中。但这种理想情况只在绝对零度下具备。随温度升高，纯硅晶体导电能力提高；在常温下其导电率介于绝缘体和金属之间，故被称为半导体。原因是热振动会使共价键中的电子激发而脱离束缚，成为可参与导电的自由电子；当然随温度升高，热振动加剧，发生这种激发的几率就会提局，从而导电率也相应提尚了。如果不是如此，太阳能发电的基础组件就不是多晶硅了。
固体能带理论使上述定性的认识得以提高到定量描述。半导体价电子的能带结构，以及半导体晶体中价电子的空间状态与其所处能带的对应关系。仍以硅为例，束缚于共价键中的电子能量较低,处于价带；脱离束缚的自由电子能量较高，处于导带。价带能量有明确的上限，导带能量有明确的下限Eo；对半导体而言，在价带与导带之间有一个间隙，是电子不会在其中存在的一个能带，被称为禁带。这意味着电子从价带转变到导带（从共价键电子转变为自由电子）的过程不会 是连续过渡而是一种突变，被称为跃迁，或激发。电子跃迁所需跃升的最小能量即为禁带宽度，即Ec—Ev。在能量空间和晶体内部几何空间中同时表示了这种跃迁，并标注其对应关系。绝对零度下电子将全部处于价带，非零温度下的热振动使电子有机会获得这个能量而跃迁到导带。
禁带的宽度有时称带隙，显然是一个十分重要的基本性质。其大小决定一种材料是半导体还是绝缘体，常见半导体带隙在2eV以下，6eV以上就是绝缘体了，介于其间的则被称作宽带隙半导体。硅在常温下& = 1.12eV;随温度升高它会降低,其间关系已有较精确公式。
太阳能发电的基础结构硅晶体的空间是对称的---金刚石结构。纯的硅晶体不会任何导电能力，这种只有在绝对的0度以下才可以做到。能带结构中分为价带、导带，这两者之间有个间隙，称为禁带。禁带有带隙，这是一个十分重要的基本性质。
更新时间：2015-5-28 11:47:35
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