太陽能電池pn結是什麽？

TIME: 2021-02-23 電池行業動態資訊

太陽能電池的半導體中載流子有擴散運動和漂移運動兩種運動方式。載流子在電場作用下的定向運動稱爲漂移運動.在半導體中，如果載流子濃度分布不均勻，因爲濃度差，載流子將會從濃度高的區域向濃度低的區域運動，這種運動稱爲擴散運動。將一塊半導體的一側摻雜成P型半導體，另一側摻雜成N型半導體，在兩種半導體的交界面處將形成一個特殊的薄層→PN結。

太陽能電池的pN結是采用不同的摻雜工藝，將p型半導體與N型半導體制作在同一塊矽片上，在它們的交界面就形成pN結。

擴散運動：物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動，這種由于濃度差而出現的運動稱爲擴散運動。

雜質半導體：通過擴散工藝，在本征半導體中摻入少量雜質元素，便可得到雜質半導體。

按摻入的雜質元素不用，可形成N型半導體和p型半導體；控制摻入雜質元素的濃度，就可控制雜質半導體的導電性能。

太陽能電池的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。

由于雜質原子的最外層有五個價電子，所以除了與其周圍矽原子形成共價鍵外，還多出一個電子。多出的電子不受共價鍵的束縛，成爲自由電子。N型半導體中，自由電子的濃度大于空穴的濃度，故稱自由電子爲多數載流子，空穴爲少數載流子。由于雜質原子可以供應電子，故稱之爲施主原子。p型半導體：在純淨的矽晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中矽原子的位置，就形成了p型半導體。

由于雜質原子的最外層有三個價電子，所以當它們與其周圍矽原子形成共價鍵時，就出現了一個“空位”，當矽原子的最外層電子填補此空位時，其共價鍵中便出現一個空穴。因而p型半導體中，空穴爲多子，自由電子爲少子。因雜質原子中的空位吸收電子，故稱之爲受主原子。

當把p型半導體和N型半導體制作在一起時，在它們的交界面，兩種載流子的濃度差很大，因而p區的空穴必然向N區擴散，與此同時，N區的自由電子也必然向p區擴散，如圖示。由于擴散到p區的自由電子與空穴複合，而擴散到N區的空穴與自由電子複合，所以在交界面附近多子的濃度下降，p區出現負離子區，N區出現正離子區，它們是不能移動的，稱爲空間電荷區，從而形成內建電場ε。

隨著擴散運動的進行，空間電荷區加寬，內建電場增強，其方向由N區指向p區，正好阻止擴散運動的進行。

漂移運動：在電場力用途下，載流子的運動稱爲漂移運動。

當空間電荷區形成後，在內建電場用途下，少子出現飄移運動，空穴從N區向p區運動，而自由電子從p區向N區運動。在無外電場和其它激發用途下，參與擴散運動的多子數目等于參與漂移運動的少子數目，從而達到動態平衡，形成pN結，如圖示。此時，空間電荷區具有一定的寬度，電位差爲ε=Uho，電流爲零。

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