天天讨论光伏发电，你知道太阳能电池发电的【de】原理吗? 本文分【fèn】别用文字和视频两种形式，介绍了晶硅太【tài】阳能【néng】电池的发电【diàn】原理。属于科普级别【bié】，非常【cháng】通俗易懂。
太阳能电池发电原理
一、N型半导体与P型半导体
完全【quán】纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本【běn】征半【bàn】导体，原子之间【jiān】形成共价【jià】键，其结构如【rú】图9-22所示【shì】。共价【jià】键中的两个电子，称为【wéi】价电子。
图 1：本征半导体结构图
价电子在获【huò】得一【yī】定能量(温【wēn】度升【shēng】高或受光照)后，即【jí】可挣脱原子核的束缚，成为【wéi】自由电子(带负电)，同时【shí】共价键中留下一个空位，称为空穴(带正电)，如【rú】图9-22所示。自【zì】由电【diàn】子和空【kōng】穴都称为【wéi】载流子，本征【zhēng】半导体【tǐ】中【zhōng】载流子数目极少，其导【dǎo】电性能很差【chà】。
图 2：价电子受激发后形成自由电子和空穴
在本征【zhēng】半导体中掺入微量【liàng】的杂质(某种元【yuán】素【sù】)，形成【chéng】杂质半导体，可使其导【dǎo】电性能大大增强【qiáng】。
掺入五价磷【lín】元素取代硅原子，磷原子【zǐ】外层的五【wǔ】个外【wài】层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键【jiàn】，多【duō】出的一个【gè】电子【zǐ】几乎【hū】不受束缚，较【jiào】为【wéi】容易地成为自【zì】由电子。因此，掺杂【zá】后自由【yóu】电【diàn】子数目大量增加，自由电子导【dǎo】电成为【wéi】这种【zhǒng】半导体的主要导电方式【shì】，称【chēng】为N型半导【dǎo】体。
掺入三价硼元素【sù】取代【dài】硅原【yuán】子【zǐ】，硼原子外【wài】层的【de】三个外层【céng】电子与【yǔ】周【zhōu】围的半导体原子形成共【gòng】价键的时候，会产生一个“空穴”。因此，掺杂后空【kōng】穴数目【mù】大量增加，空穴导电成为【wéi】这种半导【dǎo】体的主要【yào】导电方式，称【chēng】为P型半导体。
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
图 3-1a：N型半导体 图 3-2b：P型半导体
N型半导体的电子是多子，空穴是少子;
P型半导体的空穴是多子，电子是少子。
二、“PN结”与“光生伏特效应”
PN结【jié】是由一个N型掺杂区和一个【gè】P型【xíng】掺【chān】杂区紧密接触所构成的。在一块【kuài】完整的硅片【piàn】上【shàng】，用不同的掺【chān】杂工【gōng】艺【yì】使其一边形成N型半导体【tǐ】，另一边形成P型半导体【tǐ】，两【liǎng】种半导体的交界面附近【jìn】的区域为【wéi】PN结。太阳能电池的基本结构就是一【yī】个大面积平面【miàn】PN结。
在太阳光照【zhào】射到PN结上【shàng】时，PN结【jié】吸收光能激发出电子【zǐ】和【hé】空穴，在PN结中产生【shēng】电【diàn】压，称为“光生伏特效应【yīng】”或简称“光伏效应”。
图4：光伏发电原理
