光伏电池的基本原理

光伏发电的基本原理是利用半导体的光生伏特效应（Photovoltaic Effect，PV），在太阳能电池内部PN 结上形成电位差，从而将太阳能转换为电能，因此光伏电池是决定光伏发电效率的核心器件。

光伏电池中的最核心部分是 PN 结，作为光伏电池的基本结构单元，在P型（掺硼）半导体 和 N 型（掺磷）半导体的交界面形成。P 型半导体掺杂元素为硼，空穴作为多数载流子（多子） 主要参与导电，电子是少数载流子（少子）；N 型半导体掺杂元素为磷，电子作为多子主要参与 导电，空穴是少子。

由于半导体内载流子浓度的差异，在 PN 结会形成一个由 N 指向 P 的内电场。当太阳光照射在半导体表面， PN 结附近的电子吸收能量变为移动的自由电子，同时在原来的位置形成空穴。自由电子受到内电场的作用会向 N 区漂移，同时对应空穴向 P 区漂移。当连接电池正负极形成闭合回路时，自由电子受到内电场的力从N 区经过导线向 P 区移动，在外电路产生电流。

根据半导体材料的不同，可以将太阳能电池分为晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为 P 型电池和 N 型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、异质结、IBC 等新型太阳能电池技术主要是指 N 型单晶硅电池。