太陽(yáng)能電池pn結(jié)是什么？

太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體中載流子有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式。載流子在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng).在半導(dǎo)體中，如果載流子濃度分布不均勻，因?yàn)闈舛炔?，載流子將會(huì)從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。將一塊半導(dǎo)體的一側(cè)摻雜成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個(gè)特殊的薄層→PN結(jié)。

太陽(yáng)能電池的pN結(jié)是采用不同的摻雜工藝，將p型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成pN結(jié)。

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：物質(zhì)總是從濃度高的地方向濃度低的地方運(yùn)動(dòng)，這種由于濃度差而出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

雜質(zhì)半導(dǎo)體：通過(guò)擴(kuò)散工藝，在本征半導(dǎo)體中摻入少量雜質(zhì)元素，便可得到雜質(zhì)半導(dǎo)體。

按摻入的雜質(zhì)元素不用，可形成N型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體；控制摻入雜質(zhì)元素的濃度，就可控制雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。

太陽(yáng)能電池的N型半導(dǎo)體：在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半導(dǎo)體。

由于雜質(zhì)原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，所以除了與其周圍硅原子形成共價(jià)鍵外，還多出一個(gè)電子。多出的電子不受共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子。N型半導(dǎo)體中，自由電子的濃度大于空穴的濃度，故稱自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。由于雜質(zhì)原子可以供應(yīng)電子，故稱之為施主原子。p型半導(dǎo)體：在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了p型半導(dǎo)體。

由于雜質(zhì)原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，所以當(dāng)它們與其周圍硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，就出現(xiàn)了一個(gè)“空位”，當(dāng)硅原子的最外層電子填補(bǔ)此空位時(shí)，其共價(jià)鍵中便出現(xiàn)一個(gè)空穴。因而p型半導(dǎo)體中，空穴為多子，自由電子為少子。因雜質(zhì)原子中的空位吸收電子，故稱之為受主原子。

當(dāng)把p型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制作在一起時(shí)，在它們的交界面，兩種載流子的濃度差很大，因而p區(qū)的空穴必然向N區(qū)擴(kuò)散，與此同時(shí)，N區(qū)的自由電子也必然向p區(qū)擴(kuò)散，如圖示。由于擴(kuò)散到p區(qū)的自由電子與空穴復(fù)合，而擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與自由電子復(fù)合，所以在交界面附近多子的濃度下降，p區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，它們是不能移動(dòng)的，稱為空間電荷區(qū)，從而形成內(nèi)建電場(chǎng)ε。

隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)建電場(chǎng)增強(qiáng)，其方向由N區(qū)指向p區(qū)，正好阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。

漂移運(yùn)動(dòng)：在電場(chǎng)力用途下，載流子的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)空間電荷區(qū)形成后，在內(nèi)建電場(chǎng)用途下，少子出現(xiàn)飄移運(yùn)動(dòng)，空穴從N區(qū)向p區(qū)運(yùn)動(dòng)，而自由電子從p區(qū)向N區(qū)運(yùn)動(dòng)。在無(wú)外電場(chǎng)和其它激發(fā)用途下，參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的多子數(shù)目等于參與漂移運(yùn)動(dòng)的少子數(shù)目，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成pN結(jié)，如圖示。此時(shí)，空間電荷區(qū)具有一定的寬度，電位差為ε=Uho，電流為零。