【科普】太阳能电池是P型还是N型？

光伏发电技术在市场中的应用越来越普及，现在几乎每个人都知道光伏就是太阳能发电，但不是每个人都知道太阳能发电为什么叫光伏？太阳能电池是怎么发电的？还有太阳能电池是P型还是N型也许知道人就更少了。

一、太阳能发电原理

太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。

二、P型硅和N型硅

当把能量加到纯硅中时（比如以热的形式），它会导致几个电子脱离其共价键并离开原子。每有一个电子离开，就会留下一个空穴。然后，这些电子会在晶格周围四处游荡，寻找另一个空穴来安身。这些电子被称为自由载流子，它们可以运载电流。将纯硅与磷原子混合起来，只需很少的能量即可使磷原子(最外层五个电子)的某个“多余”的电子逸出，当利用磷原子掺杂时，得到的硅被成为N型（“n”表示负电），太阳能电池只有一部分是N型。

另一部分硅掺杂的是硼，硼的最外电子层只有三个而不是四个电子，这样可得到P型硅。P型硅中没有自由电子。

三、P型电池和N型电池

在p型半导体材料上扩散磷元素，形成n+/p型结构的太阳电池即为P型硅片；

在N型半导体材料上注入硼元素，形成p+/n型结构的太阳电池即为n型硅片；

目前光伏行业主流产品是P型硅片，P型硅片制作工艺简单，成本较低，N型硅片通常少子寿命较大，电池效率可以做得更高，但是工艺更加复杂。N型硅片掺磷元素，磷与硅相溶性差，拉棒时磷分布不均，P型硅片掺硼元素，硼与硅分凝系数相当，分散均匀度容易控制。

N型电池与P型电池对比

硅太阳电池的高效率成为目前产业界追逐的目标。因为人们相信提高效率就意味着更具竞争性。

但是P型硅衬底太阳能电池最高效率有其固有瓶颈。

N型硅衬底太阳能电池在获得高效率时增加了工艺难度，成本随之增高。

太阳电池的应用环境十分恶劣，因此其长期稳定性成为未来重点考量的因数。

因此，未来光伏产业及应用要在效率-成本-长期可靠性三个方面寻求某种平衡。