태양 전지 발전의 원리는 무엇입니까?

Now, more and more solar cells appear in people's field of vision. As long as there is sunlight, it can generate current, which is not too convenient. What is its principle? Today, I will briefly and slightly in-depth talk about the power generation principle of the most common crystalline silicon solar cells.

First of all, we have to introduce the raw material of crystalline silicon solar cells: silicon.These black and somewhat metallic things are polysilicon initially prepared by some chemical methods. Silicon is a semiconducting material, which means its conductivity is between that of a conductor and an insulator. Unlike metals, silicon's carriers have something called holes in addition to electrons.

구멍이란 무엇입니까?

규소 원자의 최외각층에는 4개의 전자가 있습니다. 일부 전자가 외부 세계로부터 일정량의 에너지를 받으면 그들은 자유로워져 자유전자가 되고, 전자의 원래 위치는 공석이 되며, 이 공석이 정공이다. 우리 모두는 전자가 음전하를 띠고 있으므로 정공은 양전하를 띤 캐리어와 동일하다는 것을 알고 있습니다.

자, 이것을 알고 다음으로 이야기하고 싶은 것은 P{0}}형 실리콘과 N{1}}형 실리콘입니다. 이것은 매우 간단합니다. P-형 실리콘은 정공이 다수 캐리어임을 의미하고 N-형 실리콘은 전자가 다수 캐리어임을 의미합니다. 뭐라고 요? 전자와 정공의 수가 같아야 한다는 말입니까? 흠 실리콘의 순도가 100%라면 당연히 그 개수는 같지만, 실리콘의 원소에 있는 실리콘의 일부를 원자의 최외곽층에 전자 5개를 가진 원소로 대체한다면? 가장 바깥쪽 껍질에 전자가 3개밖에 없는 원소로 대체한다면?

실리콘에 가장 많이 도핑된 두 가지 요소는 인(+5 원자가)과 붕소(+3 원자가)입니다.

그런 다음 PN 접합이라고 하는 것이 있는데, 이는 단순히 P-형 실리콘 조각과 N{1}}형 실리콘 조각이 아닙니다. 일반적으로 P-형 실리콘의 표면은 인으로 도핑되어 N-형 실리콘의 층을 형성하고 그 반대의 경우도 마찬가지이므로 PN 접합이 형성되는 영역에 PN 접합이 형성됩니다. P-유형 실리콘 및 N-유형 실리콘 인터페이스.

PN 접합의 형성은 매우 간단합니다. P{0}}형 실리콘에는 많은 자유 정공이 있고 N{1}}형 실리콘에는 많은 자유 전자가 있기 때문에 농도의 차이로 인해 P-형 실리콘의 정공은 N-형 실리콘으로 확산되는 반면 N-형 실리콘에는 더 많은 자유 전자가 있습니다. 실리콘의 전자도 P-형 실리콘으로 확산됩니다. 이러한 방식으로 P형과 N{6}}형 실리콘이 만나는 영역에 전기장이 형성됩니다. 우리는 이것을 내장된 전기장이라고 부릅니다.{7}} 확산이 진행됨에 따라 전계 강도는 점점 더 커지고 전계는 P{8}}형 실리콘으로 구멍을 밀어냅니다. 방향 밀기. 마지막으로 전계력과 농도차가 균형을 이루어 안정적인 PN접합을 얻는다.

이제 마지막 부분입니다. PN 접합은 어떻게 전기를 생성합니까? 반도체로서 실리콘은 또 다른 중요한 특성을 가지고 있습니다. 즉, 빛이 있을 때 실리콘 외층의 전자는 빛으로부터 에너지를 받아 자유 전자가 되고 원래 위치에 정공을 남겨 전자{0}정공 쌍을 형성합니다. 이 전자{1}}쌍의 그룹이 PN 접합에서 전기장이 생성된 영역에서 생성되면 전기장력의 작용에 따라 정공이 P 영역으로 이동하고 전자는 N 지역으로 이동합니다. 이러한 방식으로 PN 접합에 전위차가 생성됩니다. PN 접합의 두 끝을 전극에 연결한 다음 전원을 켜면 전류가 생성됩니다.

이상은 태양전지의 발전원리이다. 원리는 아주 간단하지만 생산 공정에서 배터리 효율을 향상시키기 위해서는 개선해야 할 다른 공정이 많이 있습니다.