太阳能电池（结构、工作原理、发展现状及趋势）

   摘要:人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力。已经成为越来越
值得关注的社会与环境问题。近年来，光伏市场快速发展并取得可喜的成就。本
文介绍了太阳能电池的结构、工作原理、发展现状及趋势。
关键字；

  

太阳能电池；结构；工作原理；发展现状及趋势。

引言：由于人类对可再生能源的不断需求。促使人们致力于开发新型能源。太

阳在

40min 内照射带地球表面的能量可供全球目前能源消费的速度使用 1 年。合

理的利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略，是其中最受瞩目的
研究热点之一。
一：

太阳能电池结构及工作原理

[1]

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太阳能电池的结构及工作原理太阳能电池的外形及基本结构如图

1。基本材料为

P 型单晶硅，厚度为 0.3—0.5mm 左右。上表面为 N+型区，构成一个 PN＋结。
顶区表面有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。上下电极分别与

N＋区和 P

区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。
当入发射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，能量大于硅禁带宽
度的光子在

N+区，PN＋结空间电荷区和 P 区中激发出光生电子——空穴对。各

区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。光生电
子留于

N＋区，光生空穴留于 P 区，在 PN＋结的两侧形成正负电荷的积累，产

生光生电压，此为光生伏打效应。当光伏电池两端接一负载后，光电池就从

P 区

经负载流至

N＋区，负载中就有功率输出。

太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。靠近顶区湿产生阳光电流对短
波长的紫光（或紫外光）敏感，约占总光源电流的

5－10％（随 N＋区厚度而

变），

PN＋结空间电荷的光生电流对可见光敏感，约占 5 ％左右。电池基体区

域产生的光电流对红外光敏感，占

80－90％，是光生电流的主要组成部分。