光電效應原理

光子穿透至PN結附近，能量被電子吸收。若光子能量大于電子的逸出功，電子擺脫束縛成為自由電子，同時產生一個帶正電的空穴。

PN結具有由N指向P的電場，電子向N運動，空穴向P運動。表面電極為負，背電極為正。當與外負載連接時形成電流。

太陽能電池類型

1、單晶硅硅電池

v所謂單晶，指的是太陽能電池內的硅原子結晶非常完整，由單一的結晶構成電池的細胞元。

v由于完整的結晶，自由電子和空穴在內部的移動不會受到阻礙，不容易發生自由電子與空穴復合的情況，所以單晶硅電池效率高。

v由于完整的結晶，硅原子之間的化學鍵非常堅固，不容易因為紫外線破壞化學鍵而產生懸浮鍵，懸浮鍵會阻礙自由電子的移動，甚至捕捉自由電子，造成電流下降。所以單晶硅電池光電轉換效率不易隨時間衰退。

v硅在自然界含量豐富，如沙子、硅石、二氧化硅等，但沙子雜質較多，去除雜質成本較高。

v原料通常選擇雜質含量較低（10%以下）的石英。

v第一步是去除雜質，石英經多道程序后得SiHCl3（三氯氫硅），經氣相沉積（時間成本大）得到純硅，對純硅加以熔化，再冷卻使得硅原子慢慢結晶。冷凝過程中加入硼可以得到P型半導體。冷凝完成后用鉆石鋸切片（此過程浪費材料），完成后在P型半導體表面覆蓋磷并加熱使磷擴散到P型半導體中，原來的P型半導體上層形成N型半導體，形成PN結。

v制造過程花費成本高，所以單晶硅價格昂貴。

2、多晶硅電池

v多晶硅優先考慮成本，其次是效率。

v降低成本方法：

（1）純化過程沒有完全去除雜質；

（2）快速結晶；

（3）避免切片造成的浪費。

v制造工藝不同導致結晶構造不同，多晶硅的結晶顆粒較小，化學鍵不牢，存在許多懸浮鍵。v光電轉換效率下降，且效率會隨著時間衰減。

3、非晶硅電池

v材料選用SiH4（四氫化硅），雖然該材料吸光效果和光導效果很好，但其結晶構造比多晶硅還差。

v存在問題：懸浮鍵較多，自由電子與空穴復合的速率非?？?；結晶構造不規則阻礙電子、空穴移動，使得擴散范圍變短。v解決方法：非晶硅電池做的很薄，減少自由電子和空穴復合

v非晶硅電池最大優點成本低，缺點是效率低且隨時間衰減。

v廣泛使用小功率市場，在發電市場不具競爭力。