硅材料是一种半导体材料，太阳能电池发电的原理主要就是利用这种半导体的光电效

应。一般半导体的分子结构是这样的：

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼（黑色或银灰色固体，熔点

2300

℃，沸点

3658

℃，密度 2.34 克/厘米，硬度仅次于金刚石，在室温下较稳定，可与氮、碳、硅作用；

高温下，硼还能与许多金属和金属氧化物反应，形成金属硼化物。这些化合物通常是高硬

度、耐熔、高导电率和化学惰性的物质。）、磷等；当掺入硼时，硅晶体中就会存在一个空穴，

它的形成可以参照下图说明：

  

　　图中，正电荷表示

硅原子，负电荷表示围

绕在硅原子旁边的四个

电子，而黄色的表示掺

入的硼原子，因为硼原

子周围只有

3 个电子，

所以就会产生如图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收

电子而中和，形成

P（positive）型半导体。

　　（附，什么是

P 型半导体呢？在半导体材料硅或锗晶体中掺入三价元素杂质可构成缺

壳粒的

P 型半导体，掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的 N 型半导体。）

　　同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，

形成

N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子，如下图所示：

  

  

　　

N 型 P 型半导体中

含有较多的空穴，而

N

型半导体中含有较多的

电子，这样，当

P 型和

半导体结合在一起时，

就会在接触面形成电势

差，这就是

PN 结。

  

　　当

P 型和 N 型半

导体结合在一起时，在

两种半导体的交界面区

域里会形成一个特殊的

薄层，界面的

P 型一侧

带负电，

N 型一侧带正电。这是由于 P 型半导体多空穴，N 型半导体多自由电子，出现了浓

度差。

N 区的电子汇扩散到 P 区，P 区的空穴会扩散到 N 区，一旦扩散就形成了一个有 N 指

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