P-N結

太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理是基于半導體的光生伏特效應將太陽(yáng)輻射直接轉換為電能。在晶體中電子的數目總是與核電荷數相一致，所以P型硅和N型硅對外部來(lái)說(shuō)是電中性的。如將P型硅或N型硅放在陽(yáng)光下照射，僅是被加熱，外部看不出變化。盡管通過(guò)光的能量電子從化學(xué)鍵中被釋放，由此產(chǎn)生電子－空穴對，但在很短的時(shí)間內（在μS范圍內）電子又被捕獲，即電子和空穴“復合”。

當P型和N型半導體結合在一起時(shí)，在兩種半導體的交界面區域里會(huì )形成一個(gè)特殊的薄層，界面的P型一側帶負電，N型一側帶正電。這是由于P型半導體多空穴，N型半導體多自由電子，出現了濃度差。N區的電子會(huì )擴散到P區，P區的空穴會(huì )擴散到N區，一旦擴散就形成了一個(gè)由N指向P的“內電場(chǎng)”，從而阻止擴散進(jìn)行。達到平衡后，就形成了這樣一個(gè)特殊的薄層形成電勢差，這就是P－N結。

至今為止，大多數太陽(yáng)能電池廠(chǎng)家都是通過(guò)擴散工藝，在P型硅片上形成N型區，在兩個(gè)區交界就形成了一個(gè)P－N結（即N+/P）。太陽(yáng)能電池的基本結構就是一個(gè)大面積平面P－N結。

光生伏特效應

如果光線(xiàn)照射在太陽(yáng)能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價(jià)鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子－空穴對。界面層附近的電子和空穴在復合之前，將通過(guò)空間電荷的電場(chǎng)作用被相互分離。電子向帶正電的N區和空穴向帶負電的P區運動(dòng)。通過(guò)界面層的電荷分離，將在P區和N區之間產(chǎn)生一個(gè)向外的可測試的電壓。此時(shí)可在硅片的兩邊加上電極并接入電壓表。對晶體硅太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，開(kāi)路電壓的典型數值為0.5～0.6V。通過(guò)光照在界面層產(chǎn)生的電子－空穴對越多，電流越大。界面層吸收的光能越多，界面層即電池面積越大，在太陽(yáng)能電池中形成的電流也越大。