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“ 通過(guò)改變半導(dǎo)體中的電子和空穴，形成新型材料，這種有效的技術(shù)稱為摻雜。使用這種技術(shù)來(lái)增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，減少電學(xué)損失，形成理想的 pn結(jié)，將太陽(yáng)能電池中的電子和空穴載流子分開(kāi)，已產(chǎn)生電壓和有用的功。接下來(lái)，「美能光伏」將給您介紹半導(dǎo)體摻雜技術(shù)以及pn結(jié)形成過(guò)程原理。”

異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池分類

異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池根據(jù) 摻雜 的不同可分為兩類: n型和p型。

半導(dǎo)體摻雜

摻雜 是一種用于改變半導(dǎo)體中電子和空穴數(shù)量的技術(shù)。當(dāng)IV族半導(dǎo)體材料摻雜V族原子時(shí)，摻雜產(chǎn)生 N型材料。N型材料通過(guò)增加可用電子的數(shù)量來(lái)增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電性當(dāng)IV族半導(dǎo)體材料摻雜III族原子時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生 P型材料。P型材料通過(guò)增加存在的孔的數(shù)量來(lái)增加導(dǎo)電性。


可以通過(guò)將硅晶格與其他原子“摻雜”來(lái)改變硅晶格中電子和空穴的平衡

硅（Si）由單個(gè)原子組成，這些原子以規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)鍵合在一起，形成一種排列，其中每個(gè)原子被8個(gè)電子包圍。單個(gè)原子由一個(gè)原子核組成，該原子核由質(zhì)子（帶正電的粒子）和中子（無(wú)電荷的粒子）的核心組成，這些核心被電子包圍。電子和質(zhì)子的數(shù)量相等，使得原子總體上是電中性的。半導(dǎo)體中每個(gè)原子周圍的電子是共價(jià)鍵的一部分。共價(jià)鍵 由兩個(gè)原子“共享”一對(duì)電子組成。每個(gè)原子與周圍的4個(gè)原子形成4個(gè)共價(jià)鍵。因此，在每個(gè)原子及其周圍的4個(gè)原子之間，有8個(gè)電子被共享。


n型半導(dǎo)體材料

比硅多一個(gè)價(jià)電子的原子用于生產(chǎn) n型半導(dǎo)體材料。這些n型材料是 元素周期表中的V族元素，因此它們的原子具有5個(gè)價(jià)電子，可以與硅原子具有的4個(gè)價(jià)電子形成 共價(jià)鍵。因?yàn)槊總€(gè)原子（硅和n型）只需要4個(gè)價(jià)電子就可以在硅原子周圍形成共價(jià)鍵，所以當(dāng)兩個(gè)原子鍵自由參與傳導(dǎo)時(shí)，存在額外的價(jià)電子（因?yàn)閚型材料有5個(gè)價(jià)電子）。因此，更多的電子被添加到導(dǎo)帶中，從而增加了存在的電子數(shù)量。


最流行的摻雜使用 n型c-Si晶圓。它們摻雜了磷，這為它們提供了一個(gè)額外的電子來(lái)給它們負(fù)電荷。

p型半導(dǎo)體材料

比硅少一個(gè)價(jià)電子的原子用于生產(chǎn) p型半導(dǎo)體材料。這些p型材料是 元素周期表中的III族元素。因此，p型材料只有3個(gè)與硅原子相互作用的價(jià)電子。最終結(jié)果是 空穴，因?yàn)闆](méi)有足夠的電子存在來(lái)形成原子周圍的4個(gè)共價(jià)鍵。在p型材料中，夾在鍵中的電子數(shù)量較高，從而有效地增加了空穴的數(shù)量。


PN結(jié)

n型材料與p型材料的結(jié)合導(dǎo)致n型材料中的多余電子向p型一側(cè)擴(kuò)散，以及p型材料中的多余空穴向n型一側(cè)擴(kuò)散。

電子向p型方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，正離子核暴露在n型方向，空穴向n型方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)離子核暴露在p型方向，在交界處形成一個(gè)電子場(chǎng)，形成 耗盡區(qū)。

電壓是由結(jié)處形成的電子場(chǎng)產(chǎn)生的。

pn結(jié) 由n型半導(dǎo)體材料和p型半導(dǎo)體材料連接而成。由于n型區(qū)域具有高電子濃度，p型具有高空穴濃度，因此電子從n型側(cè)擴(kuò)散到p型側(cè)。類似地，孔通過(guò)擴(kuò)散從p型側(cè)流向n型側(cè)。

如果電子和空穴沒(méi)有帶電，這種擴(kuò)散過(guò)程將持續(xù)到兩側(cè)電子和空穴的濃度相同，就像兩種氣體相互接觸時(shí)發(fā)生的那樣。

然而，在pn結(jié)中，當(dāng)電子和空穴移動(dòng)到結(jié)的另一側(cè)時(shí)，它們?cè)趽诫s原子位點(diǎn)上留下暴露的電荷，這些電荷固定在晶格中并且無(wú)法移動(dòng)。在n型側(cè)，暴露了正離子磁芯。在p型側(cè)，負(fù)離子芯暴露在外。

在n型材料的正離子芯和p型材料的負(fù)離子芯之間形成電場(chǎng)E。這個(gè)區(qū)域被稱為“耗盡區(qū)域”，因?yàn)殡妶?chǎng)迅速掃除自由載流子，因此該區(qū)域的自由載流子耗盡。由于E，在結(jié)處形成“內(nèi)置”勢(shì)Vbi 。


根據(jù) pn結(jié)的摻雜分布的不同，利用其基本特性可以制造多種功能的晶體二極管。pn結(jié)二極管是最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體器件之一，它具有僅在一個(gè)方向上使電流通過(guò)自身的電氣特性。二極管不僅是所有電子設(shè)備的基礎(chǔ)部分，如LED和激光器，還是 太陽(yáng)能電池 的基礎(chǔ)，如光電二極管和雙極結(jié)晶體管（BJT）。
1940年，pn結(jié)的發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的提供了長(zhǎng)久的基礎(chǔ)支持，還讓人類進(jìn)一步關(guān)注化學(xué)元素內(nèi)部細(xì)微反應(yīng)。

針對(duì)異質(zhì)結(jié)電池中pn結(jié)形成技術(shù)，研發(fā)了 PL/EL測(cè)試儀 和 少子壽命測(cè)試儀。其中PL/EL測(cè)試儀由 BT Imaging大量專利 支持，可測(cè)量單晶厚晶圓、原硅片、半成品電池、成品電池和小組件的光致發(fā)光成像。少子壽命測(cè)試儀采用 微波光電導(dǎo)衰減法(SEMI國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)-1535)的測(cè)試原理 ，計(jì)算出少子壽命值,為半導(dǎo)體提供低成本、快速、無(wú)接觸、無(wú)損傷的 少數(shù)載流子壽命的測(cè)試?！该滥芄夥箼z測(cè)產(chǎn)品為企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中提供質(zhì)量監(jiān)測(cè)，提高商業(yè)成品電池片的發(fā)電效率！

原標(biāo)題：異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池——PN結(jié)