jaka jest różnica między ogniwami słonecznymi typu P i N?

Przede wszystkim podstawą zasady działania ogniw słonecznych jest efekt fotowoltaiczny półprzewodnikowego złącza PN. Tak zwany efekt fotowoltaiczny to efekt, w którym podczas oświetlenia obiektu powstaje siła elektromotoryczna i prąd, zmienia się stan rozkładu ładunku w obiekcie. Kiedy światło słoneczne lub inne światło uderza w złącze PN półprzewodnika, po obu stronach złącza PN pojawia się napięcie, zwane napięciem fotogenerowanym.

Krzem typu P i krzem typu N

Kiedy energia jest dodawana do czystego krzemu (na przykład w postaci ciepła), powoduje to, że kilka elektronów odrywa się od wiązań kowalencyjnych i opuszcza atom. Za każdym razem, gdy elektron odchodzi, pozostaje dziura. Elektrony te wędrowałyby następnie po sieci, szukając kolejnej dziury, w której można by się osadzić. Elektrony te nazywane są swobodnymi nośnikami i mogą przenosić prąd elektryczny. Mieszanie czystego krzemu z atomami fosforu wymaga bardzo mało energii, aby uciec przed pewnym „nadmiarem” elektronu atomu fosforu (pięć najbardziej zewnętrznych elektronów). Po domieszkowaniu atomami fosforu powstały krzem, znany jako typu N („n” oznacza naładowany ujemnie), tylko część ogniwa słonecznego jest typu N.

Inna część krzemu jest domieszkowana borem, a zewnętrzna powłoka elektronowa boru ma tylko trzy elektrony zamiast czterech, dzięki czemu można uzyskać krzem typu P. W krzemie typu p nie ma wolnych elektronów.

Ogniwo słoneczne typu P i ogniwo słoneczne typu N

Element borowy jest rozpraszany na materiale półprzewodnikowym typu p, tworząc ogniwo słoneczne o strukturze typu n/p, które jest płytką krzemową typu p;

Fosfor jest wstrzykiwany do materiału półprzewodnikowego typu N, aby utworzyć ogniwo słoneczne o strukturze typu ap/n, które jest płytką krzemową typu N;

Obecnie głównym produktem w branży fotowoltaicznej są płytki krzemowe typu P. Wafle krzemowe typu P charakteryzują się prostym procesem produkcyjnym i niskim kosztem. Wafle krzemowe typu N mają zwykle dłuższą żywotność nośnika mniejszościowego i wyższą wydajność ogniw, ale proces jest bardziej skomplikowany. Wafle krzemowe typu N są domieszkowane pierwiastkami fosforowymi, fosfor i krzem mają słabą kompatybilność, a rozkład fosforu jest nierównomierny podczas ciągnięcia pręta. Wafle krzemowe typu P są domieszkowane pierwiastkami boru, a współczynniki segregacji boru i krzemu są równoważne, a jednorodność dyspersji jest łatwa do kontrolowania.

Wysoka wydajność ogniw krzemowych jest obecnie celem przemysłu fotowoltaicznego, ponieważ uważa się, że poprawa wydajności oznacza większą konkurencyjność. Jednak najwyższa wydajność modułów fotowoltaicznych typu P ma swoje nieodłączne wąskie gardło. Gdy moduły fotowoltaiczne typu N uzyskują wysoką wydajność, zwiększa się trudność procesu, a także zwiększa się koszt. Środowisko aplikacji ogniw fotowoltaicznych jest bardzo trudne, dlatego ich długoterminowa stabilność stanie się kluczowym czynnikiem do rozważenia w przyszłości. Dlatego też przyszły przemysł i zastosowania fotowoltaiczne powinny poszukiwać równowagi w trzech aspektach: wydajność-koszt-długoterminowa niezawodność.