硅太陽能電池原理

　　太陽能電池是一種對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發電原理基本相同，現以晶體硅為例描述光發電過程。P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結。

　　當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發生了越遷，成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的實質是：光子能量轉換成電能的過程。

　　硅太陽能電池分類

　　硅太陽能電池是以硅為基體材料的太陽能電池。按硅片厚度的不同，可分為晶體硅太陽能電池和薄膜硅太陽能電池。按材料的結晶形態，晶體硅太陽能電池有單晶硅（c-Si）和多晶硅（p-Si）太陽能電池兩類；薄膜硅太陽能電池分為非晶硅（a-Si）薄膜太陽能電池、微晶硅（c-Si）太陽能電池和多晶硅（p-Si）薄膜太陽能電池三種。

　　單晶硅太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。在實驗室里最高的轉換效率為24.7%（理論最高光電轉化效率為25%），規模生產時的效率為18%（截至2011年）。在大規模應用和工業生產中仍占據主導地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節省硅材料，發展了多品硅薄膜和非晶硅薄膜作為單晶硅太陽能電池的替代產品。

　　多晶硅太陽能電池一般采用低等級的半導體多晶硅，或者專門為太陽能電池使用而生產的鑄造多晶硅等材料。與單晶硅太陽能電池相比，多晶硅太陽能電池成本較低，而且轉換效率與單晶硅太陽能電池比較接近，它是太陽能電池的主要產品之一。多晶硅太陽能電池硅片制造成本低，組件效率高，規模生產時的效率已達18%左右。多晶硅太陽能電池占據主流，除取決于此類電池的優異性能外，還在于其充足、廉價、無毒、無污染的硅原料來源，而近年來多晶硅成本的降低更將使多晶硅太陽能電池大行其道。

　　非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，便于大規模生產，有極大的潛力。非晶態硅，其原子結構不像晶體硅那樣排列得有規則，而是一種不定形晶體結構的半導體。非晶硅屬于直接帶系材料，對陽光吸收系數高，只需要1μm厚的薄膜就可以吸收80%的陽光。非晶硅薄膜太陽能電池于1976年問世，南于硅原料不足和價格上漲，促進了高效使用硅的技術和非晶硅薄膜系太陽能電池的開發。非晶硅薄膜電池低廉的成本彌補了其在光電轉換效率上的不足。但是南于非晶硅缺陷較多，制備的太陽能電池效率偏低，且受制于其材料引發的光電效率衰退效應，穩定性不高，直接影響了它的實際應用。

　　微晶硅（μc-Si）薄膜太陽能電池同樣由于光電效率衰退效應致使其性能不穩定。發展受到一定的限制。

　　多晶硅薄膜太陽能電池是近年來太陽能電池研究的熱點。雖然多晶硅屬于間接帶隙材料，不是理想的薄膜太陽能電池材料，但是隨著陷光技術、鈍化技術以及載流子束縛技術的不斷發展，人們完全有可能制備出高效、廉價的多晶硅薄膜太陽能電池。
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