光伏電池是利用光生伏特效應（Photovoltaic Effect，簡稱光伏效應）將光能轉換為電能的器件。它與干電池、蓄電池和燃料電池等類型的電池不同，不能將欲轉換的能量事先存儲起來，而只能將接受的光能馬上轉換為電能。所謂的光生伏特效應就是太陽光照射在半導體材料上面，將電子從共價鍵中激發(fā)出來形成電子-空穴對，并在pn結的電場作用下分離，其中空穴移向p區(qū)，而電子移向n區(qū)，從而在輸出端口上呈現(xiàn)電壓并可通過外部負載產(chǎn)生電流。

光伏電池生產(chǎn)工藝流程

電池片生產(chǎn)工藝主要可以包括6個步驟。

（1）清洗制絨

清洗制絨作為太陽電池生產(chǎn)中的第一道工序，其主要作用有兩個：

1.1祛除硅片表面的雜質損傷層：去除吸附在硅片表面的各類污染物，去除硅片表面的切割損壞層。

1.2形成陷光絨面結構：利用陷光原理降低電池表面反射率，絨面凹凸不平可以增加二次反射，改變光程及入射方式，增加光的吸收，提高短路電流，進而提升電池轉換效率。單晶硅電池用堿制絨，絨面為規(guī)則類金字塔結構。

（2）擴散

擴散的主要目的是形成PN結，該環(huán)節(jié)是電池片制造的心臟，擴散工藝的好壞也直接影響電池片效率的多少。P型硅片需要進行磷擴散，N型硅片需要進行硼擴散。

（3）刻蝕

在擴散工序中，硅片側邊和背面邊緣沒有遮擋，也會擴散上磷，PN結正面所收集的光生電子會沿邊緣擴散有磷的區(qū)域流到PN結背面，從而造成短路，使電池片失效。

刻蝕工序即去除PSG（磷硅玻璃），將硅片邊緣帶有磷的部分去除，避免PN結短路且造成并聯(lián)電阻降低。

（4）鍍膜

鍍膜是在硅片表面沉積一層氮化硅減反射膜，其主要作用有兩個：

1.1減反射作用，提高電池片對陽光的吸收，提高光生電流。

1.2鈍化作用，氫原子摻雜在氮化硅中附加了氫的鈍化作用，提升開路電壓。

光伏電池片中常見的鍍膜技術包括PECVD、LPCVD等。

（5）絲網(wǎng)印刷

絲網(wǎng)印刷，主要作用是為了制備太陽能電池接觸電極，制作工藝步驟：用銀漿印刷背電極→烘干→用鋁漿印刷背場→烘干→用銀漿印刷正面柵極→烘干。

（6）燒結

燒結即把印刷到電池片表面的電極在高溫下燒結，使電極和硅片本身形成歐姆接觸，提高電池片開路電壓和填充因子，使電極接觸有電阻特性以達到高轉換效率。

光伏電池的工作原理是什么

光伏電池的工作原理主要基于光生伏特效應（Photovoltaic Effect）。以下是其詳細的工作原理：

首先，當太陽光照射到光伏電池表面的硅材料上時，硅材料會吸收光子的能量。這些光子與光伏電池中的材料相互作用，使得硅原子中的電子獲得足夠的能量從共價鍵中激發(fā)出來，形成自由電子。這些自由電子在光伏電池內部移動，同時與硅材料中的空穴結合，形成電子-空穴對。

接著，在光伏電池的PN結電場作用下，電子-空穴對發(fā)生分離。具體來說，由于PN結的電場作用，電子被推向N型區(qū)，而空穴則被推向P型區(qū)。這樣，在電池的不同區(qū)域就形成了電荷的堆積，形成了正極和負極。

最后，當光伏電池的兩端連接上負載時，由于正負極之間的電勢差，就會形成電流，從而驅動負載工作。這個電流的大小取決于光伏電池接收到的光照強度、電池的面積以及電池的效率等因素。

硅太陽能電池工作原理與結構

太陽能電池發(fā)電的原理主要是半導體的光電效應，一般的半導體主要結構如下：

圖中，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。

當硅晶體中摻入其他的雜質，如硼、磷等，當摻入硼時，硅晶體中就會存在著一個空穴，它的形成可以參照下圖：

圖中，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。而黃色的表示摻入的硼原子，因為硼原子周圍只有3個電子，所以就會產(chǎn)生入圖所示的藍色的空穴，這個空穴因為沒有電子而變得很不穩(wěn)定，容易吸收電子而中和，形成P（positive）型半導體。

值得注意的是，光伏電池產(chǎn)生的電流是直流電（DC），而我們日常使用的電器通常需要交流電（AC）。因此，在實際應用中，通常需要一個逆變器來將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉換為符合電網(wǎng)要求的交流電。

目前的光伏電池主要是硅光伏電池，包括單晶硅、多晶硅和非晶硅電池，其中單晶硅光伏電池的生產(chǎn)工藝技術最為成熟，已進入大規(guī)模生產(chǎn)階段。此外，光伏電池的性能參數(shù)如開路電壓、短路電流、最大輸出功率和填充因子等，都是評估其性能的重要指標。

在實際應用中，光伏電池通常與儲能技術相結合，形成光伏儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠存儲光伏電池產(chǎn)生的電能，并在需要時釋放，以滿足不同應用場景的需求。光伏儲能系統(tǒng)可以應用于家庭、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和城市等多個領域，為各種用電設備提供可靠的電力支持。

審核編輯：黃飛