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晶硅太阳能电池的工作原理 Loremipsum PN节的介绍 1 光生伏打效应 2 晶硅太阳能电池工作原理 3 N型半导体 在纯净的硅晶体中掺入五价元素 如磷 使之取代晶格中硅原子的位置 就形成了N型半导体 P型半导体 在纯净的硅晶体中掺入三价元素 如硼 使之取代晶格中硅原子的位置 就形成了P型半导体 PN结 采用不同的掺杂工艺 将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上 在它们的交界面就形成PN结 1 光生伏打效应 太阳能电池能量转换的基础是半导体PN结的光生伏打效应 当光照射到半导体光伏器件上时 能量大于硅禁带宽度的光子穿过减反射膜进入硅中 在N区 耗尽区和P区中激发出光生电子 空穴对 耗尽区 光生电子 空穴对在耗尽区中产生后 立即被内建电场分离 光生电子被送进N区 光生空穴则被推进P区 在N区中 光生电子 空穴对产生以后 光生空穴便向P N结边界扩散 一旦到达P N结边界 便立即受到内建电场作用 被电场力牵引作漂移运动 越过耗尽区进入P区 光生电子 多子 则被留在N区 在P区中 光生电子 少子 同样的先因为扩散 后因为漂移而进入N区 光生空穴 多子 留在P区 如此便在P N结两侧形成了正 负电荷的积累 使N区储存了过剩的电子 P区有过剩的空穴 从而形成与内建电场方向相反的光生电场 光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外 还使P区带正电 N区带负电 在N区和P区之间的薄层就产生电动势 这就是光生伏打效应 如果将P N结两端开路 可以测得这个电动势 称之为开路电压Uoc 对晶体硅电池来说 开路电压的典型值为0 5 0 6V 如果将外电路短路 则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过 这个电流称为短路电流Isc 晶硅内存在P N结 在P型和N型交界面两边形成势垒电场 能将电子驱向N区 空穴驱向P区 从而使得N区有过剩的电子 P区有过剩的空穴 在P N结附近形成与势垒电场方向相反的光生电场 若分别在P型层和N型层焊上金属引线 接通负载 则外电路便有电流通过 如此形成的一个个电池元件 把它们串联 并联起来 就能产生一
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