p型半导体和N型半导体的形成
如果在本征半导体中掺入少量的杂质,半导体的导电性能将会大大的改善。在纯净的半导体硅(Si)中掺入少量的五价磷(P),就构成了电子型半导体(简称N型半导体);或三价硼(B)元素,就构成了空穴型半导体(简称P型半导体)。
P型半导体、N型半导体定义?
P型半导体的“P”表示正电的意思,取自英文Positive的第一个字母。
N型半导体的“N”表示负电的意思,取自英文Negative的第一个字母。
1、P型电池:PERC占据主流,接近转化效率极限
晶硅电池技术是以硅片为衬底,根据硅片的差异区分为P型电池和N型电池。两种电池发电原理无本质差异,都是依据PN结进行光生载流子分离。在P型半导体材料上扩散磷元素,形成n+/p型结构的太阳电池即为P型电池片;在N型半导体材料上注入硼元素,形成p+/n 型结构的太阳电池即为N型电池片。
P型电池制作工艺相对简单,成本较低,主要是BSF电池和PERC电池。2015年之前,BSF电池占据90%市场;2016年之后,PERC电池接棒起跑,到2020年,PERC电池在全球市场中的占比已经超过85%,且目前以双面PERC为主。
PERC(Passivated Emitter Rear Cell)——发射极及背面钝化电池技术,与常规电池不同之处在于背面,PERC电池采用了钝化膜来钝 化背面,取代了传统的全铝背场,增强光线在硅基的内背反射,降低了背面的复合速率,从而使电池的效率提升0.5%-1%。2020年,规模化生产的单/多晶电池平均转换效率分别达到22.7%和19.4%。P型单晶电池均已采用PERC技术,平均转换效率同比提升 0.5个百分点。
由于P型单晶硅PERC电池理论转换效率极限为24.5%,导致P型PERC单晶电池效率很难再有大幅度的提升;并且未能彻底解决以P型硅 片为基底的电池所产生的光衰现象,这些因素使得P型硅电池很难有进一步的发展。与传统的P型单晶电池和P型多晶电池相比, N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长 等优点。
注释:
1、Front metal grid(Ag):前表面金属银电极
2、Front ARC and passivating coating(SiNx):前表面氮化硅钝化层
3、n+(phosphorous)emitter:磷层发射极,称为n+层
4、p-type Si:P型基底硅层
5、p++local Al BSF:局部铝背场,称为p++层
6、Rear metal grid(Al):金属铝背电极
7、Rear ARC and passivating coating(Al2O3/SiNx):背钝化层,Al2O3带负电,可作为P型的背钝化层,抑制电子
两种工艺生产流程