光生伏特效应

　　PN结由p区和n区构成，p区多数载子为空穴（＋），n区多子为电子（－），结合在一起之后结合处空穴与电子复合形成一定宽度的耗尽区，同时p区一段距离内留下不能移动的负电荷，n区一段距离内留下不能移动的正电荷，这一段耗尽区又称为空间电荷区，内形成电场，方向从n区指向p区。电场力量导致载流子的漂移运动，电子p－》n，空穴n－》p，而本身p和n区的载流子浓度又造成相应的扩散运动，电子n－》p，空穴p－》n，这两种运动会达成一定的平衡。

　　故无光照时，硅电池是不带电的；光照时，当光子能量大于禁带宽度的光垂直照射在PN结上时，会产生电子空穴对。在内建电场的作用下，电子空穴对发生漂移运动，打破了两种运动的平衡，形成了N型流向P型的光生电流I1，从而导致形成了P型指向N型的光生电场及光生电势。（但所形成的光生电场与内建电场相反，使得扩散电流大于漂移电流，从而产生了净的正向电流If。）此时光照时流过外加负载的电流为I = I1 - If。

　　方块电阻的定义

　　扩散层的方块电阻又叫做方块电阻，用RS或R□来表示。它表示表面为正方形的扩散薄层，在电流方向上所呈现出来的电阻。由电阻公式

　（1）

　　可知，方块电阻表达式可以写成：

　（2）　

　　式中、 分别为扩散薄层的平均电阻率和平均电导率。d薄层厚度（即结深）。为了表示方块电阻不同于一般的电阻，其单位用（欧姆/方块）或Ω/□表示。

　　我们知道，在杂质均匀分布的半导体中，假设在室温下杂质已经全部电离，则半导体中多数载流子浓度就可以用净杂质浓度来表示。对于扩散薄层来说，在扩散方向上各处的杂质浓度是不相同的，载流子迁移率也是不同的。但是当我们使用平均值概念时，扩散薄层的平均电阻率 与平均杂质浓度 应该有这样的关系：

　　（3）

　　式中q为电子电荷电量； 为平均杂质浓度； 为平均迁移率。把（3）式代入（2）式，可以得到：

　　（4）

　　为单位面积扩散层内的掺杂剂总量。由（4）式 可以看到，方块电阻与单位面积扩散层内的净杂质总量 成反比。因此 的数值就直接反映了扩散后在硅片内的杂质量的多少，也就是说一片扩散后的电池片其表面方块电阻的均匀性直接反应了扩散杂质浓度的均匀性。

　　方块电阻对短波响应的影响

　　有实验表明随着方块电阻的增大（33～75Ω），短波响应总体趋势提高。分析方块电阻对短波响应的影响需要深入分析ND和d对短波响应的影响。方块电阻的提高，可以是结越来越浅，也可以是磷浓度的降低。结越来越浅，提高少数载流子的寿命和收集率，特别是使高能量的光子在表面层产生的光生空穴在达到势垒区之前不被大量填隙磷原子、位错和缺陷复合掉，“死层”对太阳电池的负影响越来越小，提高了短波响应。磷和硅的共价半径分别为1.67A和 1.18A，磷扩散进入硅晶体作为填隙原子，必然产生应力。随着磷浓度的增加，应力越来越大，当应力大到超过断裂应力，在硅单晶的《100》面上产生位错网络。磷位错网络产生了大量体非对称Shockley-Read-Hall（SRH）复合中心，体载流子寿命降低，电池光谱响应变差。