电子知识：太阳能电池组件生产工艺

电子知识：太阳能电池组件生产工艺内容摘要：

PN 结能带与接触电势差： 在热平衡条件下，结 区有统一的 EF；在远离结区的部位， EC、 EF、 Eν之间的关系与结形成前状态相同。 从能带图看， N 型、 P 型半导体单独存在时， EFN 与 EFP 有一定差值。 当 N型与 P 型两者紧密接触时，电子要从费米能级高的一方向费米能级低的一方流动，空穴流动的方向相反。 同时产生内建电场，内建电场方向为从 N 区指向 P 区。 在内建电场作用下， EFN 将连同整个 N 区能带一起下移， EFP 将连同整个 P 区能带一起上移，直至将费米能级拉平为EFN=EFP，载流子停止流动为止。 在结区这时导带与价带则发生相应的弯曲，形成势垒。 势垒高度等于 N 型、 P 型半导体单独存在时费米能级之差： qUD=EFNEFP 得 UD=(EFNEFP)/q q：电子电量 UD：接触电势差或内建电势 对于在耗尽区以外的状态： UD=(KT/q)ln(NAND/ni2) NA、 ND、 ni：受主、施主、本征载流子浓度。 可见 UD 与掺杂浓度有关。 在一定温度下， PN 结两边掺杂浓度越高， UD 越大。 禁带宽的材料， ni较小，故 UD 也大。 光照下的 PN 结光电效应： 当 PN 结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子。 但能引起光伏 效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。 因 P 区产生的光生空穴， N区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。 只有 P 区的光生电子和 N 区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。 光生电子被拉向 N 区，光生空穴被拉向 P 区，即电子空穴对被内建电场分离。 这导致在 N 区边界附近有光生电子积累，在 P 区边界附近有光生空穴积累。 它们产生一个与热平衡 PN 结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由 P 区指向 N 区。 此电场使势垒降低，其减小量即光生电势差， P 端正， N 端负。 于是有结电流由 P 区流向 N 区，其方向与光电流相反。 实际上，并非所产生的全部光生载流子都对光生电流有贡献。 设 N 区中空穴在寿命 τp的时间内扩散距离为 Lp， P 区中电子在寿命 τn 的时间内扩散距离为 Ln。 Ln+Lp=L 远大于PN结本身的宽度。 故可以认为在结附近平均扩散距离 L 内所产生的光生载流子都对光电流有贡献。 而产生的位置距离结区超过 L的电子空穴对，在扩散过程中将全部复合掉，对 PN结光电效应无贡献。 光照下的 PN 结电流方程： 与热平衡时比较，有光照时， PN 结内将产生一个附加电流（光电流） Ip，其方向与 PN 结反向饱和电流 I0 相同，一般 Ip≥I0。 此时 I=I0eqU/KT (I0+Ip) 令 Ip=SE，则 I=I0eqU/KT (I0+SE) 开路电压 Uoc： 光照下的 PN 结外电路开路时 P 端对 N 端的电压，即上述电流方程中 I=0 时的 U 值：。