光電子技術(shù)前沿復習總結(jié)

光電子技術(shù)前沿復習資料激光1、原理、方法（三個部分）愛因斯坦根據(jù)量子理論指出，當輻射場照射物質(zhì)而粒子已經(jīng)處在高能級E2上時，如果外來光的頻率正好等于（E2-E1）/h，由于受到入射光子的激發(fā)，E2能級上的粒子會躍遷而回到E1能級上去，同時又放出一個光子來，這個光子的頻率、振動方向、相位都與外來光子一致?！芗ぽ椛溥^程。這是一個十分重要的概念，它為激光的產(chǎn)生奠定了理論基礎(chǔ)。泵浦源、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、諧振腔2、特點單色性、方向性、高強度本質(zhì)：高度的相干性1）定向發(fā)光2）亮度極高3）顏色極純4）能量密度極大3、激光的種類1）固體激光器（紅寶石激光器）2）氣體激光器（氦氖激光器）3）半導體激光器4）液體激光器(染料激光器)5）光纖激光器4、應(yīng)用激光測距、激光加工（激光切割，激光焊接，激光打孔，激光去除）、激光防偽、激光手術(shù)刀、激光受控熱核聚變激光的應(yīng)用非常廣泛，幾乎遍及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療、科學研究等每一個領(lǐng)域。根據(jù)各種激光器發(fā)射光的功率密度，相干性、準直性、單色性的不同，應(yīng)用范圍也不同。例如，激光通迅、激光測距、激光定向、激光準直、激光雷達、激光切削、激光手術(shù)、激光武器、激光顯微分析、激光受控熱核反應(yīng)等，主要是利用激光的方向性與高功率密度；而激光全息、激光測長、激光干涉、激光多譜勒效應(yīng)則主要是利用激光的單向性和相干性。5、LD與LED的比較半導體發(fā)光二極管（LED）與半導體激光二極管（LD）在結(jié)構(gòu)上的根本區(qū)別就是它沒有光學諧振腔，形不成激光。它的發(fā)光限于自發(fā)輻射。它發(fā)出的是熒光，而不是激光。6、LD的優(yōu)點、缺點1）LD的響應(yīng)速度較快，可用于較高的調(diào)制速率。2）LD的光譜較窄，應(yīng)用于單模光纖時，光在光纖中傳播引起的色散小，可用于大容量通信。而LED中由于沒有選擇波長的諧振腔，所以它的光譜是自發(fā)輻射的光譜。其譜寬度一般為0.03~0.04μm。3）由于LD輻射光束的發(fā)散角較小，因而耦合的光纖中的功率較高，傳播距離較遠，而LED的發(fā)散角一般在40°～20°范圍內(nèi)，耦合到光纖中的效率較低，通常只有3%左右。4）LD的輸出光強及效率較高，LED的輸出光強及效率較低。1）溫度特性較差。由于激光管的閾值電流依賴于溫度T，故其輸出功率也依賴于T。發(fā)光二極管沒有閾值電流，故其溫度特性較好。2）易損壞，壽命短。半導體光源的損壞一般由三種原因引起，即內(nèi)部損壞（如P-N結(jié)損壞），接觸損壞（如引線斷掉）和光學諧振端面的損壞（如光纖碰角或端面污染引起）。前兩種為發(fā)光二極管和激光二極管所共有，而后一種損壞卻是激光二極管所獨有的，由于這一因素而大大降低了激光二極管使用壽命。子復合，從而提高開路電壓和短路電流，改善對紅外線的響應(yīng)。8）硅基薄膜太陽電池制備的工藝流程？9）三次光刻過程10）TCO薄膜的特性及種類（ITO,FTO,AZO,透明導電氧化物，絨面結(jié)構(gòu)：陷光；制備方法）結(jié)構(gòu)TCO（Transparentconductingoxide）玻璃，即透明導電氧化物鍍膜玻璃，是在平板玻璃表面通過物理或者化學鍍膜的方法均勻鍍上一層透明的導電氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復合多元氧化物薄膜材料。TCO玻璃首先被應(yīng)用于平板顯示器中，現(xiàn)在ITO類型的導電玻璃仍是平板顯示器行業(yè)的主流玻璃電極產(chǎn)品。近幾年，晶體硅價格的上漲極大地推動了薄膜太陽能電池的發(fā)展，目前薄膜太陽能電池占世界光伏市場份額已超過10％，光伏用TCO玻璃作為電池前電極的必要構(gòu)件，市場需求迅速增長，成為了一個炙手可熱的高科技鍍膜玻璃產(chǎn)品。在太陽能電池中，晶體硅片類電池的電極是焊接在硅片表面的導線，前蓋板玻璃僅需達到高透光率就可以了。薄膜太陽能電池是在玻璃表面的導電薄膜上鍍制p-i-n半導體膜，再鍍制背電極。透明導電氧化物的鍍膜原料和工藝很多，通過科學研究進行不斷的篩選，目前主要有以下三種TCO玻璃與光伏電池的性能要求相匹配。ITO鍍膜玻璃是一種非常成熟的產(chǎn)品，具有透過率高，膜層牢固，導電性好等特點，初期曾應(yīng)用于光伏電池的前電極。但隨著光吸收性能要求的提高，TCO玻璃必須具備提高光散射的能力，而ITO鍍膜很難做到這一點，并且激光刻蝕性能也較差。銦為稀有元素，在自然界中貯存量少，價格較高。ITO應(yīng)用于太陽能電池時在等離子體中不夠穩(wěn)定，因此目前ITO鍍膜已非光伏電池主流的電極玻璃。

SnO2鍍膜也簡稱FTO，目前主要是用于生產(chǎn)建筑用Low-E玻璃。其導電性能比ITO略差，但具有成本相對較低，激光刻蝕容易，光學性能適宜等優(yōu)點。通過對普通Low-E的生產(chǎn)技術(shù)進行升級改進，制造出了導電性比普通Low-E好，并且?guī)в徐F度的產(chǎn)品。利用這一技術(shù)生產(chǎn)的TCO玻璃已經(jīng)成為薄膜光伏電池的主流產(chǎn)品。氧化鋅基薄膜的研究進展迅速，材料性能已可與ITO相比擬，結(jié)構(gòu)為六方纖鋅礦型。其中鋁摻雜的氧化鋅薄膜研究較為廣泛，它的突出優(yōu)勢是原料易得，制造成本低廉，無毒，易于實現(xiàn)摻雜，且在等離子體中穩(wěn)定性好。預計會很快成為新型的光伏TCO產(chǎn)品。目前主要存在的問題是工業(yè)化大面積鍍膜時的技術(shù)問題。

光伏電池對TCO鍍膜玻璃的性能要求:光譜透過率:為了能夠充分地利用太陽光，TCO鍍膜玻璃一定要保持相對較高的透過率。目前，產(chǎn)量最多的薄膜電池是雙結(jié)非晶硅電池，并且已經(jīng)開始向非晶/微晶復合電池轉(zhuǎn)化。因此，非晶/微晶復合疊層能夠吸收利用更多的太陽光，提高轉(zhuǎn)換效率，即將成為薄膜電池的主流產(chǎn)品。導電性能:TCO導電薄膜的導電原理是在原本導電能力很弱的本征半導體中摻入微量的其他元素，使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。這些微量元素被稱為雜質(zhì)，摻雜后的半導體稱為雜質(zhì)半導體。氧化銦錫（ITO）透明導電玻璃就是將錫元素摻入到氧化銦中，提高導電率，它的導電性能在目前是最好的，最低電阻率達10-5Ωcm量級。

霧度:為了增加薄膜電池半導體層吸收光的能力，光伏用TCO玻璃需要提高對透射光的散射能力，這一能力用（Haze）來表示。霧度即為透明或半透明材料的內(nèi)部或表面由于光漫射造成的云霧狀或混濁的外觀。以漫射的光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。一般情況下，普通鍍膜玻璃要求膜層表面越光滑越好，霧度越小越好，但光伏用TCO玻璃則要求有一定的光散射能力。目前，霧度控制比較好的商業(yè)化TCO玻璃是AFG的PV-TCO玻璃，霧度值一般為11％～15％。其中不包含散射時的直接透過率曲線。

激光刻蝕性能:薄膜電池在制作過程中，需要將表面劃分成多個長條狀的電池組，這些電池組被串聯(lián)起來用以提高輸出能效。因此，TCO玻璃在鍍半導體膜之前，必須要對表面的導電膜進行刻劃，被刻蝕掉的部分必須完全除去氧化物導電膜層，以保持絕緣?？涛g方法目前有化學刻蝕和激光刻蝕兩種，但由于刻蝕的線條要求很細，一般為幾十微米的寬度，而激光刻蝕具有溝槽均勻，剔除干凈，生產(chǎn)效率快的特點。

耐氣候性與耐久性：TCO鍍膜一般都使用“硬膜”鍍制工藝，膜層具有良好的耐磨性、耐酸堿性。光伏電池在安裝上以后，尤其是光伏一體化建筑安裝在房頂和幕墻上時，不適宜進行經(jīng)常性的維修與更換，這就要求光伏電池具有良好的耐久性，目前，行業(yè)內(nèi)通用的保質(zhì)期是二十年以上。因此，TCO玻璃的保質(zhì)期也必須達到二十年以上。制備絨面的目的：減少光的反射率，提高短路電流（Isc），最終提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。（絨面具有受光面積大，反射率低的特點?？商岣邌尉Ч杼栯姵氐亩搪冯娏鳎瑥亩岣咛栯姵氐墓怆娹D(zhuǎn)換效率。）陷光原理：當光入射到一定角度的斜面，光會反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，從而增加吸收率。11）疊層結(jié)構(gòu)太陽電池原理、目的、主要技術(shù)難點疊層：背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、鋼化玻璃和切割好的EVA、背板（TPT）按照一定的層次敷設(shè)好，準備層壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強度。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。（敷設(shè)層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、EVA、背板TPT）。

12）光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用（并網(wǎng)、獨立光伏系統(tǒng)框圖、結(jié)構(gòu)要會畫（必考）、什么叫MPTT（中文名稱），DC-AC轉(zhuǎn)化）。以下是指在標準測試條件（25°C，AM1.5，1,000W/m2日照）下模板或組列的輸出電氣特性。太陽光發(fā)電系統(tǒng)（光伏系統(tǒng)）：以太陽電池組列為主之再生能源發(fā)電系統(tǒng)。太陽電池模板(solarmodule)：以太陽電池(Solarcell)經(jīng)串、并聯(lián)及封裝制成之發(fā)電登入單元(unit)。太陽電池組列(solararray)：以太陽電池模版經(jīng)排列及串、并聯(lián)組成之發(fā)電系統(tǒng)組件。最大輸出功率（Maximumpower,Pmax）：太陽電池模板或組列于標準測試條件之下最大輸出功率。最大輸出功率電壓（Maximumpowervoltage,Vmax）：太陽電池模板或組列于最大輸出功率時之電壓差值。仟峰瓦（kWp）：以仟瓦為單位之太陽電池組列最大輸出功率。開路電壓：短路電流：最大功率追蹤(MaximumPowerPointTracking,MPPT)：直/交流轉(zhuǎn)換器以不斷調(diào)整輸入電壓或電流的方式，使太陽電池組列可隨時保持在最大功率輸出的功能。光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成獨立供電系統(tǒng)：PV組件、蓄電池、充放電控制器DC負載（逆變器+AC負載）并網(wǎng)系統(tǒng)：PV組件、并網(wǎng)逆變器、計量裝置、公用電網(wǎng)獨立系統(tǒng)框圖并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)獨立系統(tǒng)：使用蓄電池，白天太陽光電系統(tǒng)發(fā)電并供負載及充電，夜間由電池供電，自給自足。定義：使用蓄電池且換流量器（Inverter）無逆送電功能的太陽光電發(fā)電系統(tǒng)。適用地點：高山，離島，基地臺...等市電無法到達處。工作方式：白天PV發(fā)電供負載并充電，夜間由電池供電，可以自給自足（必需搭配蓄電池）。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)：市電負載并聯(lián)，平時與太陽光電系統(tǒng)并聯(lián)發(fā)電，并供負載，不夠的電由臺電供電。好比將市電電力系統(tǒng)當作一個無限大、無窮壽命的免費蓄電池。定義：換流器(Inverter)具有逆送電功能，可操作于并聯(lián)模式的太陽光電發(fā)電系統(tǒng)。適用地點：電力正常送達的任何地點工作方式：白天PV系統(tǒng)并聯(lián)發(fā)電、夜間由臺電供電。方將市電電力系統(tǒng)當作一個無限大、無窮壽命的免費蓄電池優(yōu)點：系統(tǒng)簡單、不需安全系數(shù)設(shè)計、維護容易。具最大功率追蹤(MPPT)，發(fā)電效率高。太陽光之發(fā)電能量利用率高缺點：停電時為將自動關(guān)機，因而無電可用，無防災(zāi)功能。一般并聯(lián)型Inverter無法直接搭配蓄電池使用(具特殊功能者例外)。顯示技術(shù)1、LCD工作原理，器件結(jié)構(gòu)（LCD結(jié)構(gòu)層次）。把兩片偏光板迭在一起,

當旋轉(zhuǎn)兩片偏光板的相對角度,

會發(fā)現(xiàn)隨著相對角度的不同,

光線的亮度會越來越暗；當兩片偏光板的透振角度互相垂直時,

光線就完全無法通過了。液晶顯示器就是利用偏光板這個特性來完成的。利用上下兩片透振方向互相垂直的偏光板之間,

充滿液晶,

再利用電場控制液晶分子轉(zhuǎn)動,

來改變光的行進方向,

如此一來,

不同的電場大小,

就會形成不同灰階亮度了。液晶顯示器結(jié)構(gòu)：液晶顯示器是一個由上下兩片導電玻制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料——膠框密封，盒的兩個外側(cè)貼有偏光片。2、NW與NB型是指什么？為什么有這兩種配置。NW(Normally

white)是指當我們對液晶面板不施加電壓時,

我們所看到的面板是亮的畫面。另外,

當對液晶面板不施加電壓時,

面板無法透光,

看起來是黑色的,

就稱之為NB(Normally

black)。為了不同的應(yīng)用環(huán)境。

一般桌上型計算機或是筆記本計算機，大多為NW的配置，那是因為一般計算機軟件的使用環(huán)境，你會發(fā)現(xiàn)整個屏幕大多是亮點,

也就是說計算機軟件多為白底黑字的應(yīng)用。

既然亮著的點占大多數(shù),

使用NW當然比較方便，也因為NW的亮點不需要加電壓,

平均起來也會比較省電。反過來，NB的應(yīng)用環(huán)境大多是屬于顯示屏為黑底的應(yīng)用了。3、TFT-LCD，AM-LCD型和PM-LCD型。液晶顯示器需要電壓控制來產(chǎn)生灰階。薄膜晶體管只是一個開關(guān)，它主要是決定LCD

source

driver上來的電壓是不是要充到這個像素點來，以及這個點要充到多高的電壓,

以控制該點液晶轉(zhuǎn)向，以便顯示出怎樣的灰階。

PM-LCD(TN,STN)皆采用單純矩陣式電路驅(qū)動，而AM-LCD(TFT-LCD)型則采用精密矩陣式電路驅(qū)動。4、等離子顯示器件PDP工作原理、基本結(jié)構(gòu)。三電極面放電AC型PDP主流結(jié)構(gòu)PDP由前后兩片玻璃組成。前板玻璃上有透明ITO維持電極及加強ITO導電性的Bus電極，并且在電極上覆蓋透明介電層及防止離子撞擊介電層的MgO保護層。后板玻璃上有數(shù)據(jù)面電極、介電層及長條狀的隔層在每個隔層內(nèi)印刷R、G、B三種熒光材料。最后在兩個基板內(nèi)注入氖（Ne）及氙（Xe）惰性氣體后封裝，氣壓只有數(shù)百Torr的高真空狀態(tài)。PDP單元的狀態(tài)只有兩種，即“點亮”和“熄火”。其灰度的實現(xiàn)不同于CRT的靠調(diào)制電子束流大小而實現(xiàn)明暗不同亮度的顯示。PDP在實現(xiàn)灰度時要把一個電視場分為若干個子場，每一子場產(chǎn)生相同強度的輻射的時間不同，亮度的高低是因這些相同光強輻射在人眼視網(wǎng)膜上的輻射強度與作用時間的積分效應(yīng)不同造成的。每場的某一單元的亮度是由各子場維持顯示時間的組合確定的。各子場內(nèi)的維持時間有一定的關(guān)系，以256級灰度為例，各子場維持時間的組合，必須能產(chǎn)生0-255的完備集合，可見有多種方式。以彩色PDP開發(fā)初期的各子場維持時間之比采用二進制方式，如1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，只需8個子場分割就可以實現(xiàn)一個視場的256級灰度顯示。一個彩色像素內(nèi)R、G、B三基色放電單元，每一單元的基色都可產(chǎn)生256級不同的亮度，一個彩色像素共可表現(xiàn)出1677萬（256×256×256=1677萬）種不同色彩。子場法實現(xiàn)彩色PDP的灰度的驅(qū)動方式又可以分為ADS（AddessandDisplaySeparation）方式和AWD（AddesswhileDisplay）方式。ADS方式的應(yīng)用和研究最為廣泛。5、OLED(PLED)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，OLED可以分為單層器件、雙層器件和多層器件。根據(jù)材料的不同，OLED可以分為小分子OLED和聚合物OLED（也稱PLED）。根據(jù)驅(qū)動方式的不同，OLED顯示器可以