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【围观】光伏小原理之从“PN结”说起

导读: PN结,顾名思义,是由P和N所打成的一个结。这个结的构造,是太阳能电池能够发电的关键。

  PN结,顾名思义,是由P和N所打成的一个结。这个结的构造,是太阳能电池能够发电的关键。

  我们以目前主流的晶体硅来看:

  P型,即是在硅晶体中掺入硼元素,将硼“放入”硅中。进入硅中的硼原子与硅原子发生替换,因为硼生下来就比硅少了一只手(外层电子),这个替换发生的并不完美。所以当硼原子和周围的硅原子牵手时,缺少的一只手就会形成一个“空子”(空穴)。

  产生的这些“空子”对电子很有吸引力,如果有喜欢到处放电的束缚电子路过空穴周围,很容易就会来“插一手”(填充),根据异性相吸的原理,我们可以把这些“空穴”理解为“正电荷”,并假设这些正电荷是可以移动的。这样,P型硅晶体因为含有一定浓度的“空穴”,就具备了拥有导电性能的基础。如果这些掺入硅中先天缺陷的硼原子被钻了“空子”,就会由原本的正常人变成了“阴性人”,成为带负电的离子。

  N型,即在硅晶体中掺入磷元素,把磷“放入”硅中。磷进入硅中同样与硅原子产生了替换,不同的是磷比硅还要多一只手(外层电子)。于是在完成替换的时候,磷多出来的一只手无处结合,就脱离主体,开始自由活动,成为了独立的手(自由电子)。于是,N型晶体硅就成为了含电子浓度较高的半导体,其导电性主要是因为自由电子导电。而那些掺入硅中的磷原子因为少了一个电子,就变成了“阳性人”,成为带正电的离子。

  下图可以形象的展现两者的差别

P-N结差别

  图1:左图中大圆内包含负号的代表B-(硼离子)、空心小圆代表“空穴”;右图中大圆内包含正号的代表P+(磷离子)、实心小圆代表“电子”

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