高效晶硅太阳电池的结构设计

单体太阳电池是指具有正、负电极，并能把光能转换成电能的最小太阳电池单元。它采用的主体材料是纯度较高的n型或p型单晶硅棒，经过切割、研磨、抛光等工序，制成厚度均200μm左右的单晶片，其形状常见圆形或方形，构成衬底；然后在其表面扩散与该材料异性的杂质，形成一层约0.25μm厚的扩散层，构成p-n结。由于扩散层是在电池的上表面的，所以又称之为扩散顶区。从电池表面引出的电极为上电极，为保证尽可能多的光线不被电极遮盖而照射到硅表面，又能减少电子和空穴的复合损失，使之以最短的路径到达电极上，所以上电极采用铝银材料制成细长的栅线形结构；由电池底部引出的电极为下电极。为了减小电池内部的串联电阻值，则将下电极用镍锡材料制成充满底部的板形结构。上、下电极共同的作用是引出光生电动势。为了增加硅片表面光能吸收量，减小光反射损耗，在电池表面还要镀敷一层减反射膜，而盖板的主要作用是防湿、防尘。

晶硅太阳电池一般分为p+/n和n+/p两种结构。其中带有“+”上标的第一位符号，表示电池表面光照层———扩散顶区的半导体材料类型，而第二位符号则表示电池衬底的半导体材料类型。太阳电池输出电压的极性，以p端为正极，以n端为负极。当太阳电池作为独立电源使用时，它应处于正向供电状态工作；当它与其他电源混合供电时，太阳电池极性的接法不同，决定了电池是处于正向偏置还是处于反向偏置的形式。

图3-15示出单（多）晶硅太阳电池结构。它的主要结构就是一个p-n结。下层主要是电池切片-p型硅，厚度为200μm。电池切片的下面是金属的背面接触；电池切片的上面是0.25μm左右厚的n型硅。n型硅与p型硅构成p-n结，n型硅的上面是绒面结构和金属栅。

图3-16所示为单晶硅电池片。图3-17所示为单晶硅太阳电池组件。图3-18所示为多晶硅太阳电池组件。

图3-15 单（多）晶硅太阳电池结构

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图3-16 单晶硅电池片

图3-17 单晶硅太阳电池组件

图3-18 多晶硅太阳电池组件

晶硅太阳电池组件由于一个单体太阳电池只能提供出大约0.45～0.50V的电压，20～25mA的电流。不论工作电压还是电流都远远低于实际供电电源的需要。所以在应用时，要根据需要将多个单体电池串、并联起来，并封装在透明的外壳内，形成特定的电池组件。这样既可以防止外界环境对它的损害，延长电池的使用寿命，又便于电池的安装使用。