光伏電池的基本原理

光伏發(fā)電的基本原理是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)（Photovoltaic Effect，PV），在太陽(yáng)能電池內(nèi)部PN 結(jié)上形成電位差，從而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，因此光伏電池是決定光伏發(fā)電效率的核心器件。

光伏電池中的最核心部分是 PN 結(jié)，作為光伏電池的基本結(jié)構(gòu)單元，在P型（摻硼）半導(dǎo)體 和 N 型（摻磷）半導(dǎo)體的交界面形成。P 型半導(dǎo)體摻雜元素為硼，空穴作為多數(shù)載流子（多子） 主要參與導(dǎo)電，電子是少數(shù)載流子（少子）；N 型半導(dǎo)體摻雜元素為磷，電子作為多子主要參與 導(dǎo)電，空穴是少子。

由于半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度的差異，在 PN 結(jié)會(huì)形成一個(gè)由 N 指向 P 的內(nèi)電場(chǎng)。當(dāng)太陽(yáng)光照射在半導(dǎo)體表面， PN 結(jié)附近的電子吸收能量變?yōu)橐苿?dòng)的自由電子，同時(shí)在原來(lái)的位置形成空穴。自由電子受到內(nèi)電場(chǎng)的作用會(huì)向 N 區(qū)漂移，同時(shí)對(duì)應(yīng)空穴向 P 區(qū)漂移。當(dāng)連接電池正負(fù)極形成閉合回路時(shí)，自由電子受到內(nèi)電場(chǎng)的力從N 區(qū)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線向 P 區(qū)移動(dòng)，在外電路產(chǎn)生電流。

根據(jù)半導(dǎo)體材料的不同，可以將太陽(yáng)能電池分為晶硅太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池。晶硅電池是研究最早、最先進(jìn)入應(yīng)用的第一代太陽(yáng)能電池技術(shù)，按照材料的形態(tài)可分為單晶硅電池和多晶硅電池，其中單晶硅電池根據(jù)基體硅片摻雜不同又分為 P 型電池和 N 型電池。目前應(yīng)用最為廣泛的單晶PERC電池即為P型單晶硅電池，而TOPCon、異質(zhì)結(jié)、IBC 等新型太陽(yáng)能電池技術(shù)主要是指 N 型單晶硅電池。