同理，在基體硅中摻入磷原子以后，由于磷原子相比于硅原子，其最外層是具有五個電子的特殊結(jié)構(gòu)，相比于硅原子的四電子結(jié)構(gòu)就會有多出來的一個電子變得非常活躍，叫做N型半導體。晶體硅太陽能電池片主要是用硅半導體材料作為基體制成較大面積的平面PN結(jié)，即在規(guī)格大約為15 cm×15 cm的P型硅片上經(jīng)擴散爐擴散磷原子，擴散出一層很薄的經(jīng)過重摻雜的N型層。然后經(jīng)刻蝕到達PECVD在整個N型層表面上鍍上一層減反射膜用來減少太陽光的反射損失，達到絲網(wǎng)在擴散面印刷上金屬柵線作為太陽能電池片的正面接觸電極。在刻蝕面印刷金屬膜，作為太陽能電池片的背面歐姆接觸電極，并燒結(jié)封裝。

　　當有具定能量的光子照射到太陽能電池片上時，會生成許多新的電子-空穴對。因為電池材料的不斷吸收導致入射光強不斷減小，因此沿著入射方向，電池片內(nèi)部電子-空穴對的密度逐漸減小，在濃度差的作用下電子-空穴對向著電池片內(nèi)部做擴散運動。當電子-空穴對擴散達到PN結(jié)界限時，會在內(nèi)建電場的作用下被拆分，空穴、電子受力從而被推向P區(qū)和N區(qū)，如果此時電路正處于開路的狀態(tài)，那么這些光生電子和空穴就會分別集聚在P區(qū)和N 區(qū)周圍，P區(qū)便會得到附加正電荷，同理N區(qū)便會得到附加負電荷，P區(qū)與N區(qū)累積的正負電荷就會在PN結(jié)上產(chǎn)生光生電動勢，若此時接通太陽能電池片的正負極就會形成電流。此時PN結(jié)的內(nèi)部就會形成了由N區(qū)指向P區(qū)的光生電流產(chǎn)生。

　　光生電流示意圖

　　一、P型半導體的形成

　　如圖，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子

　　當硅晶體中摻入硼時(如下圖)，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。而黃色的表示摻入的硼原子，因為硼原子周圍只有三個電子，所以就會產(chǎn)生入圖所示的藍色的空穴，這個空穴因為沒有電子而變得很不穩(wěn)定容易吸收電子而中和，形成P型半導體。

　　二、N型半導體的形成

　　如上圖所示，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子 。

　　摻入磷原子以后(如上圖)，因為磷原子有五個電子，所以就會有一個電子變得非常活躍，形成N型半導體。黃色代表摻入的磷原子，紅色代表多出來的電子。

　　三、P-N結(jié)的形成

　　將一塊P型半導體和N型半導體緊密連接在一起，這種緊密連接不能有縫隙，是一種原子半徑尺度上的緊密連接。此時將在N型半導體和P型半導體的結(jié)合面上形成如下物理過程。值得注意的是太陽能電池片在現(xiàn)實當中，是不能夠?qū)崿F(xiàn)P型和N型兩種類型電池接觸而形成PN結(jié)的，因為沒辦法做到分子級別拼接，實際生產(chǎn)過程中多為在P型硅的基礎上單面擴散制得N型。

　　圖中蘭色小圓為多子電子;紅色小圓為多子空穴。N型半導體中的多子電子的濃度遠大于P型半導體中少子電子的濃度;P型半導體中多子空穴的濃度遠大于N型半導體中少子空穴的濃度。于是在兩種半導體的界面上會因載流子的濃度差發(fā)生了擴散運動，見上圖。

　　隨著擴散運動的進行，在界面N區(qū)的一側(cè)，隨著電子向P區(qū)的擴散，雜質(zhì)變成正離子;在界面P區(qū)的一側(cè)，隨著空穴向N區(qū)的擴散，雜質(zhì)變成負離子。雜質(zhì)在晶格中是不能移動的，所以在N型和P型半導體界面的N型區(qū)一側(cè)會形成正離子薄層;在P型區(qū)一側(cè)會形成負離子薄層。這種離子薄層會形成一個電場，方向是從N區(qū)指向P區(qū)，稱為內(nèi)電場，見下圖。

　　內(nèi)電場的出現(xiàn)及內(nèi)電場的方向會對擴散運動產(chǎn)生阻礙作用，限制了擴散運動的進一步發(fā)展。在半導體中還存在少子，內(nèi)電場的電場力會對少子產(chǎn)生作用，促使少數(shù)載流子產(chǎn)生漂移運動。

　　我們稱從N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場為PN結(jié)，簡單的描述為：N型半導體中含有較多的空穴，而P型半導體中含有較多的電子，這樣，當P型和N型半導體結(jié)合在一起時，就會在接觸面形成電勢差，這就是PN結(jié)。

　　電池組件受照射時，輸出電功率與入射光功率之比稱為電池組件的效率也稱光電轉(zhuǎn)換效率。

　　傳統(tǒng)晶硅太陽能電池效率的理論極限為28.8%(此處不包含硅基復合其他材料太陽能電池)

　　太陽能光伏發(fā)電是一種利用太陽能將光能轉(zhuǎn)化為電能的可再生能源技術(shù)。它通過光伏板將太陽光轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)化為交流電，供給家庭、企業(yè)和公共設施使用。在這篇文章中，我們將詳細介紹太陽能光伏發(fā)電的工作原理、優(yōu)勢和應用。

　　首先，讓我們了解一下太陽能光伏發(fā)電的工作原理。太陽能光伏板由多個光伏電池組成，這些電池大多采用硅材料制成，又稱為晶體硅太陽能電池。當陽光照射到光伏板上時，光能與光伏電池的半導體材料發(fā)生光電效應，產(chǎn)生電子-空穴對。這些電子-空穴對在光伏電池中形成電流，通過金屬電極引出，形成直流電。接下來，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以滿足家庭和企業(yè)的用電需求。

　　太陽能光伏發(fā)電具有許多優(yōu)勢。首先，它是一種清潔能源，不產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體和污染物，對環(huán)境友好。其次，太陽能是一種廣泛可用的資源，幾乎在全球范圍內(nèi)都能獲取到。與化石燃料相比，太陽能是一種無限可再生的能源，能夠持續(xù)供應電力。此外，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運營和維護成本相對較低，長期來看，可以減少能源成本支出。

　　太陽能光伏發(fā)電正被廣泛應用于各個領(lǐng)域。在家庭中，人們可以安裝太陽能光伏系統(tǒng)，將陽光轉(zhuǎn)化為電力，用于照明、家電和其他用電設備。在一些偏遠地區(qū)或無電區(qū)域，太陽能光伏發(fā)電成為一種可靠的能源供應方式。對于企業(yè)和工業(yè)部門，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以減少能源開支，并且有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。此外，太陽能光伏發(fā)電還可以用于公共設施，如太陽能光伏電站、太陽能路燈等。

　　然而，太陽能光伏發(fā)電也存在一些挑戰(zhàn)。首先，太陽能光伏發(fā)電的效率相對較低，還需要進一步提高。其次，太陽能發(fā)電受到天氣和季節(jié)變化的影響，如陰天、夜晚和冬季陽光較少時，光伏發(fā)電量會減少。此外，太陽能光伏系統(tǒng)的建設和運維成本較高，需要投入大量資金。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，太陽能光伏發(fā)電將逐漸成為一種主流能源。

　　總而言之，太陽能光伏發(fā)電是一種可持續(xù)、清潔的能源技術(shù)，具有廣泛的應用前景。它通過光伏板將太陽光轉(zhuǎn)化為電能，為家庭、企業(yè)和公共設施提供電力供應。太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢包括環(huán)保、可再生和低成本，但也面臨一些挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)的進步和成本的降低，太陽能光伏發(fā)電將在未來發(fā)揮更重要的作用，推動可持續(xù)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型。