太陽(yáng)能電池是如何發(fā)電的？N型電池和P型電池哪種更好？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-14 21:30
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一、太陽(yáng)能發(fā)電原理
太陽(yáng)能電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí)，就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。
二、P型硅和N型硅
當(dāng)把能量加到純硅中時(shí)（比如以熱的形式），它會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)電子脫離其共價(jià)鍵并離開原子。每有一個(gè)電子離開，就會(huì)留下一個(gè)空穴。然后，這些電子會(huì)在晶格周圍四處游蕩，尋找另一個(gè)空穴來(lái)安身。這些電子被稱為自由載流子，它們可以運(yùn)載電流。將純硅與磷原子混合起來(lái)，只需很少的能量即可使磷原子(最外層五個(gè)電子)的某個(gè)“多余”的電子逸出，當(dāng)利用磷原子摻雜時(shí)，得到的硅被成為N型（“n”表示負(fù)電），太陽(yáng)能電池只有一部分是N型。
另一部分硅摻雜的是硼，硼的最外電子層只有三個(gè)而不是四個(gè)電子，這樣可得到P型硅。P型硅中沒有自由電子。
在p型半導(dǎo)體材料上擴(kuò)散磷元素，形成n+/p型結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池即為P型硅片；
在N型半導(dǎo)體材料上注入硼元素，形成p+/n型結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池即為n型硅片；
目前光伏行業(yè)主流產(chǎn)品是P型硅片，P型硅片制作工藝簡(jiǎn)單，成本較低，N型硅片通常少子壽命較大，電池效率可以做得更高，但是工藝更加復(fù)雜。N型硅片摻磷元素，磷與硅相溶性差，拉棒時(shí)磷分布不均，P型硅片摻硼元素，硼與硅分凝系數(shù)相當(dāng)，分散均勻度容易控制。
N型電池與P型電池對(duì)比
硅太陽(yáng)電池的高效率成為目前產(chǎn)業(yè)界追逐的目標(biāo)。因?yàn)槿藗兿嘈盘岣咝示鸵馕吨吒?jìng)爭(zhēng)性。
但是P型硅襯底太陽(yáng)能電池最高效率有其固有瓶頸。
N型硅襯底太陽(yáng)能電池在獲得高效率時(shí)增加了工藝難度，成本隨之增高。
太陽(yáng)電池的應(yīng)用環(huán)境十分惡劣，因此其長(zhǎng)期穩(wěn)定性成為未來(lái)重點(diǎn)考量的因數(shù)。
因此，未來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用要在效率-成本-長(zhǎng)期可靠性三個(gè)方面尋求某種平衡。
太陽(yáng)能電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí)，就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。
二、P型硅和N型硅
當(dāng)把能量加到純硅中時(shí)（比如以熱的形式），它會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)電子脫離其共價(jià)鍵并離開原子。每有一個(gè)電子離開，就會(huì)留下一個(gè)空穴。然后，這些電子會(huì)在晶格周圍四處游蕩，尋找另一個(gè)空穴來(lái)安身。這些電子被稱為自由載流子，它們可以運(yùn)載電流。將純硅與磷原子混合起來(lái)，只需很少的能量即可使磷原子(最外層五個(gè)電子)的某個(gè)“多余”的電子逸出，當(dāng)利用磷原子摻雜時(shí)，得到的硅被成為N型（“n”表示負(fù)電），太陽(yáng)能電池只有一部分是N型。
另一部分硅摻雜的是硼，硼的最外電子層只有三個(gè)而不是四個(gè)電子，這樣可得到P型硅。P型硅中沒有自由電子。
在p型半導(dǎo)體材料上擴(kuò)散磷元素，形成n+/p型結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池即為P型硅片；
在N型半導(dǎo)體材料上注入硼元素，形成p+/n型結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池即為n型硅片；
目前光伏行業(yè)主流產(chǎn)品是P型硅片，P型硅片制作工藝簡(jiǎn)單，成本較低，N型硅片通常少子壽命較大，電池效率可以做得更高，但是工藝更加復(fù)雜。N型硅片摻磷元素，磷與硅相溶性差，拉棒時(shí)磷分布不均，P型硅片摻硼元素，硼與硅分凝系數(shù)相當(dāng)，分散均勻度容易控制。
N型電池與P型電池對(duì)比
硅太陽(yáng)電池的高效率成為目前產(chǎn)業(yè)界追逐的目標(biāo)。因?yàn)槿藗兿嘈盘岣咝示鸵馕吨吒?jìng)爭(zhēng)性。
但是P型硅襯底太陽(yáng)能電池最高效率有其固有瓶頸。
N型硅襯底太陽(yáng)能電池在獲得高效率時(shí)增加了工藝難度，成本隨之增高。
太陽(yáng)電池的應(yīng)用環(huán)境十分惡劣，因此其長(zhǎng)期穩(wěn)定性成為未來(lái)重點(diǎn)考量的因數(shù)。
因此，未來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用要在效率-成本-長(zhǎng)期可靠性三個(gè)方面尋求某種平衡。
