晶硅电池片P型和N型的区别

晶硅电池片P型和N型的区别

要了解晶硅电池片我们先要了解其光伏发电的原理。

光伏电原理：利用光电效应，将太阳光能直接转化为电能的过程就是光伏发电。而晶硅电池片即是实现其光电转化过程的设备。

P-N节是晶硅电池片核心结构。它是由P型半导体和N型半导体接触形成的厚度空间。太阳能电池片之所以可以发电都是因为这个结构。

P-N节工作原理：当太阳光照射到电池上时，光子会激发半导体内的电子，产生电子-空穴对。在P-N结内建电场的作用下，电子向N区移动，空穴向P区移动，这样在电池的两端就产生了电压，接上电路后就能形成电流。

晶硅电池片主要分为P型电池片和N型电池片。它们的根本区别在于制造P-N结所用的基底材料（硅片）的类型和掺杂材料和工艺不同。

一、P型晶硅电池片

基底材料：以P型硅片为基底，P型晶硅电池片是在拉晶工序中，在高纯度硅原料中掺杂了硼元素，硼原子周围会缺少一个电子，形成带正电的“空穴”，因此空穴是多数载流子。

制造工艺：P型电池片是在P型硅片上，通过扩散磷元素（磷扩工序），形成N型层，从而构成P-N结。因为磷原子比硅多一个电子，提供电子作为少数载流子。

主要技术路线：

BSF：早期技术，目前已被淘汰。

PERC：它是通过在电池背面添加钝化层来反射未被吸收的光子并减少表面复合，对比BSF技术显著提升了效率，PERC是目前最常见和稳定的工艺，但是随着TOPCon和HJT技术的成熟开始逐渐被淘汰。 

P型电池片缺点：

光致衰减较高：由于硼氧对的存在，P型电池在光照初期效率会有较明显的下降（约1-3%）。

效率极限临近：PERC技术的理论效率极限约为24.5%，低于以N型硅片为基底的电池片技术。

对杂质更敏感，少数载流子寿命较低。

三、N型电池片

N型晶硅电池片是目前主流技术，市场占有率70%+。

基底材料：以N型硅片为基底，N型硅是在高纯度硅中掺杂了磷元素，磷原子提供多余的电子，因此电子是多数载流子。

制造工艺：在N型硅片上，通过扩散硼或其他元素（硼扩工序），形成P型层，构成P-N结。

主要技术路线：

TOPCon：一种钝化接触技术，在电池背面制备一层超薄的氧化硅（POLY工序）和掺杂多晶硅（退火工序），极大地降低了表面复合，效率潜力高。

HJT：一种非晶硅/晶体硅异质结技术，具有对称的双面结构，开路电压高，衰减率极低，但设备和材料成本较高。

IBC：将电极全部做到电池背面，正面无栅线遮挡，美观且效率极高，是“贵族技术”，但工艺复杂，成本高昂较高。

优点：

高效率：理论效率极限高（>28%），目前量产效率已全面超越P型PERC。

低衰减：N型硅片对金属杂质容忍度更高，几乎没有硼氧对引起的光致衰减，首年衰减和年均衰减都远低于P型。

高双面率：N型电池天生就是双面发电的好材料，其双面率（背面发电增益）通常高于P型。

温度系数好：在高温环境下，功率损失更小，实际发电量增益更明显。

由于P型电池片和N型电池片的基底不同，所以以PERC电池片为代表的P型电池片的正面为负极，背面为正极，而TOPCON为代表的N型电池片的正面为正极，背面为负极。（另外，BC 电池片由于结构特殊性，正负极都在背面）

总结

   诚然，从P型的PERC到N型的TOPCon，皆是晶硅太阳能电池技术发展浪潮中承前启后的关键环节。然而，技术迭代的车轮永不停歇。可以预见，以TOPCon为代表的当前主流技术，未来也必将面临来自新材料的挑战与替代，正如潜力巨大的钙钛矿技术已在视野中崭露头角。总而言之，能源是21世纪最核心的问题，与之深度绑定的太阳能电池片技术，也必然是驱动全球能源结构转型、实现可持续发展的核心引擎。正因如此，这一领域的技术升级与迭代演进，注定会以超乎想象的速度奔腾向前，永无止境。‌