太阳能电池片科普系列——发电原理篇

  太阳能光伏发电一般指能利用半导体直接将光能转换为电能的一种能源形式。晶硅类太阳能电池是最普遍的一种形式，太阳能电池起源于1839年，法国贝克勒尔是第一个发现了液态电解质的光生伏特现象的科学家。其一般构造如图所示，在基体硅中渗入棚原子以后，便会产生空穴。同理，在基体硅中掺入磷原子以后，由于磷原子相比于硅原子，其最外层是具有五个电子的特殊结构，相比于硅原子的四电子结构就会有多出来的一个电子变得很活跃，叫做N型半导体。晶体硅太阳能电池片主要是用硅半导体材料作为基体制成较大面积的平面PN结，即在规格大约为15  cm×15  cm的P型硅片上经扩散炉扩散磷原子，扩散出一层很薄的经过重掺杂的N型层。然后经刻蚀到达PECVD在整个N型层表面上镀上一层减反射膜用来减少太阳光的反射损失，达到丝网在扩散面印刷上金属栅线作为太阳能电池片的正面接触电极。在刻蚀面印刷金属膜，作为太阳能电池片的背面欧姆接触电极，并烧结封装。

  当有具定能量的光子照射到太阳能电池片上时，会生成许多新的电子-空穴对。因为电池材料的不断吸收导致入射光强不断减小，因此沿着入射方向，电池片内部电子-空穴对的密度逐渐减小，在浓度差的作用下电子-空穴对向着电池片内部做扩散运动。当电子-空穴对扩散达到PN结界限时，会在内建电场的作用下被拆分，空穴、电子受力从而被推向P区和N区，如果此时电路正处于开路的状态，那么这些光生电子和空穴就会分别集聚在P区和N  区周围，P区便会得到附加正电荷，同理N区便会得到附加负电荷，P区与N区累积的正负电荷就会在PN结上产生光生电动势，若此时接通太阳能电池片的正负极就会形成电流。此时PN结的内部就会形成了由N区指向P区的光生电流产生。

  当硅晶体中掺入硼时（如下图），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三个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因没有电子而变得很不稳定容易吸收电子而中和，形成P型半导体。

  掺入磷原子以后（如上图），因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得很活跃，形成N型半导体。黄色代表掺入的磷原子，红色代表多出来的电子。

  将一块P型半导体和N型半导体紧密连接在一起，这种紧密连接不能有缝隙，是一种原子半径尺度上的紧密连接。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程。有必要注意一下的是太阳能电池片在现实当中，是不可以在一定程度上完成P型和N型两种类型电池接触而形成PN结的，因为没办法做到分子级别拼接，实际生产的全部过程中多为在P型硅的基础上单面扩散制得N型。

  图中兰色小圆为多子电子；红色小圆为多子空穴。N型半导体中的多子电子的浓度远大于P型半导体中少子电子的浓度；P型半导体中多子空穴的浓度远大于N型半导体中少子空穴的浓度。于是在两种半导体的界面上会因载流子的浓度差发生了扩散运动，见上图。

  随着扩散运动的进行，在界面N区的一侧，随着电子向P区的扩散，杂质变成正离子；在界面P区的一侧，随着空穴向N区的扩散，杂质变成负离子。杂质在晶格中是不能移动的，所以在N型和P型半导体界面的N型区一侧会形成正离子薄层；在P型区一侧会形成负离子薄层。这种离子薄层会形成一个电场，方向是从N区指向P区，称为内电场，见下图。

  内电场的出现及内电场的方向会对扩散运动产生阻碍作用，限制了扩散运动的逐步发展。在半导体中还存在少子，内电场的电场力会对少子产生作用，促使少数载流子产生漂移运动。

  我们称从N区指向P区的内电场为PN结，简单的描述为：N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型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。

  电池组件受照射时，输出电功率与入射光功率之比称为电池组件的效率也称光电转换效率。

  传统晶硅太阳能电池效率的理论极限为28.8%(此处不包含硅基复合其他材料太阳能电池)

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  福莱蒽特研究院&华能清能院！就HJT、钙钛矿等新型光伏技术签署合作协议

  从福莱蒽特未来技术研究院官微获悉，11月27日，杭州福莱蒽特未来技术研究院有限公司（简称“福莱蒽特研究院”）与中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司（简称“华能清能院”）签署合作协议。协议主要围绕福莱蒽特研究院与华能清能院在HJT、钙钛矿等新型光伏技术领域的合作，包括新型封装技术的权威

  在n型迭代浪潮中，TOPCon先行，今年已有密集项目落地，预计明年规模更为庞大，另一方面BC技术因其高效率、平台化等优势，闯入n型战局。作为n型技术的另一条代表路线，异质结怎么样应对两者的夹击，企业又将如何坚定信心，推动异质结产能、效率、降本等方面实现新突破？产能落地缓、市场需求起与密集投产

  10月23日，云南国际中标广西华磊新材料有限公司分布式光伏特许经营项目。项目位于广西平果市，规划建设分布式光伏16.5兆瓦，同步融入分布式光伏直流接入电解铝母排4兆瓦及新能源汽车充电桩。项目投运后，预计每年可为广西华磊公司提供绿电1597万千瓦时，节约标准煤约638吨，减少二氧化碳排放量15922吨

  据彭博新能源财经（BNEF）最新发布的《BangladeshPowerSectorattheCrossroads》报告中指出，由于光伏技术成本的不断降低，太阳能将在2025年成为孟加拉国最便宜的能源；到2030年，带有储能电池的太阳能系统(PVS)的平准化电力成本(LCOE)将比新建火力发电厂更便宜。目前，孟加拉国建设公用事业规模太阳能

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  BC技术，无疑是当下光伏行业非常关注的技术路线。当光伏有突出贡献的公司隆基绿能董事长钟宝申提出，未来5-6年，BC类电池将成为晶硅电池的绝对主流，其大量产品都会走向BC路线。此言论一出，市场开始重新审视起BC技术。BC技术的发展历史最早可追溯至48年前。1975年，Schwartz和Lammert首次提出背接触式光伏电池

  光伏行业突发热闹。近日，隆基宣布BC电池将成为晶硅电池的绝对主流，态度明确，大家对BC电池的关注再掀高潮。这次小高潮，更像是当前光伏产业周期与宏观资本周期跌宕共振的一次宣泄，光伏行业近年来占主导的价值观正在受到挑战，从过去几年的“功利主义”向未来一段时间的“精致主义”转变。我们在2023

  9月5日，颓废已久的光伏概念股迎来大涨，截至收盘，爱旭股份、帝尔激光、广信材料、英诺激光等纷纷涨停，与此同时，赛伍技术、中来股份、隆基股份等纷纷跟涨。而这些股票爆发的助燃剂归结为“BC电池”。今日，在隆基绿能2023年半年度业绩说明会上，公司董事长钟宝申表示，前期隆基未明确未来的技术路线

  【文末看全文】东方日升异质结伏曦产品白皮书之低银含金属化浆料的开发和产业化应用

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