光電效應(yīng)原理

光子穿透至PN結(jié)附近，能量被電子吸收。若光子能量大于電子的逸出功，電子擺脫束縛成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)帶正電的空穴。

PN結(jié)具有由N指向P的電場，電子向N運(yùn)動，空穴向P運(yùn)動。表面電極為負(fù)，背電極為正。當(dāng)與外負(fù)載連接時(shí)形成電流。

太陽能電池類型

1、單晶硅硅電池

v所謂單晶，指的是太陽能電池內(nèi)的硅原子結(jié)晶非常完整，由單一的結(jié)晶構(gòu)成電池的細(xì)胞元。

v由于完整的結(jié)晶，自由電子和空穴在內(nèi)部的移動不會受到阻礙，不容易發(fā)生自由電子與空穴復(fù)合的情況，所以單晶硅電池效率高。

v由于完整的結(jié)晶，硅原子之間的化學(xué)鍵非常堅(jiān)固，不容易因?yàn)樽贤饩€破壞化學(xué)鍵而產(chǎn)生懸浮鍵，懸浮鍵會阻礙自由電子的移動，甚至捕捉自由電子，造成電流下降。所以單晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率不易隨時(shí)間衰退。

v硅在自然界含量豐富，如沙子、硅石、二氧化硅等，但沙子雜質(zhì)較多，去除雜質(zhì)成本較高。

v原料通常選擇雜質(zhì)含量較低（10%以下）的石英。

v第一步是去除雜質(zhì)，石英經(jīng)多道程序后得SiHCl3（三氯氫硅），經(jīng)氣相沉積（時(shí)間成本大）得到純硅，對純硅加以熔化，再冷卻使得硅原子慢慢結(jié)晶。冷凝過程中加入硼可以得到P型半導(dǎo)體。冷凝完成后用鉆石鋸切片（此過程浪費(fèi)材料），完成后在P型半導(dǎo)體表面覆蓋磷并加熱使磷擴(kuò)散到P型半導(dǎo)體中，原來的P型半導(dǎo)體上層形成N型半導(dǎo)體，形成PN結(jié)。

v制造過程花費(fèi)成本高，所以單晶硅價(jià)格昂貴。

2、多晶硅電池

v多晶硅優(yōu)先考慮成本，其次是效率。

v降低成本方法：

（1）純化過程沒有完全去除雜質(zhì)；

（2）快速結(jié)晶；

（3）避免切片造成的浪費(fèi)。

v制造工藝不同導(dǎo)致結(jié)晶構(gòu)造不同，多晶硅的結(jié)晶顆粒較小，化學(xué)鍵不牢，存在許多懸浮鍵。v光電轉(zhuǎn)換效率下降，且效率會隨著時(shí)間衰減。

3、非晶硅電池

v材料選用SiH4（四氫化硅），雖然該材料吸光效果和光導(dǎo)效果很好，但其結(jié)晶構(gòu)造比多晶硅還差。

v存在問題：懸浮鍵較多，自由電子與空穴復(fù)合的速率非?？?；結(jié)晶構(gòu)造不規(guī)則阻礙電子、空穴移動，使得擴(kuò)散范圍變短。v解決方法：非晶硅電池做的很薄，減少自由電子和空穴復(fù)合

v非晶硅電池最大優(yōu)點(diǎn)成本低，缺點(diǎn)是效率低且隨時(shí)間衰減。

v廣泛使用小功率市場，在發(fā)電市場不具競爭力。