這兩天，

一則通俗易懂又有趣的光伏發電科普漫畫刷屏了朋友圈。

不少人看完對作者表示“牆都不扶，就服你！”

原作者漫畫多有科普性質，講得簡單通俗，

自然也就失去光伏發電原理中很多細節。

為了更深入幫助朋友們了解光伏發電原理，

治雨老師又補充了更多光伏發電原理的科普。

【OS：由于昨天已經轉載了這篇漫畫，

因此這裡隻補充治雨老師的講解啦~】

漫畫請戳這裡：

《從未見有人将發電原理解釋地如此清新脫俗不做作！》

接下來是講解時間：

進一步的科普解讀

1、修正一個漫畫中的描述：

漫畫中可能是作者為了解釋的方便，用兩張矽片表示P結和N結結合在一起形成PN結，但實際生産中并不是這樣子的。以P型矽片為例，實際生産中隻需要一張摻硼的矽片，然後在擴散爐中給P型矽片表面擴散摻入“磷”，形成PN淺結，即是說：隻需要1張矽片就可以形成PN結，并非漫畫中描述的兩張。N型矽片反之，N型矽片摻入磷元素，然後在擴散爐中給N型矽片表面擴散摻入“硼”，形成PN結。

2、為什麼要叫PN結？

P（代表Positive，正極）；N（代表Negative，負極）。我們隻要記住正極是得電子的那一極，負極則是失去電子的那一極。這裡還要注意一點哦，由于電子是帶負電的，那麼實際電流的方向和電子運動的方向是相反的。所以我們就會在平日裡聽到這樣的表述：電流在外電路從正極流向負極，在電池内部從負極流向正極。

3、為什麼P型矽片摻雜的是“硼”，而N型矽片摻雜的是“磷”？

我們都知道P代表的是“Positive正極”，而對正極的定義是“電子流入的一極”，正極是“電子流入的一極”，正極是“電子流入的一極”，重要的概念說三遍O(∩_∩)O。既然正極是外電路電子流入的一級，那麼它自身就必須留有“空穴”以便接納電子，硼元素最外層隻有三個電子，和矽原子外層四個電子結合以後還沒有形成“8個電子的穩态”，需要從外部接納一個電子。所以代表正極的P型矽片需要摻入三價元素的“硼”以方便接納電子。而代表負極的N型矽片則需要摻入最外層有5個電子的“磷”元素，磷元素（外層5個電子）和矽元素（外層4個電子）在一起形成8個電子穩态後還多一個電子，這個多餘的電子就成了自由電子啦，既然正極的定義是電子流入的一級，那麼負極的定義自然就是“電子流出的一極”啦，Negative負極摻入磷可以多餘電子，自然就是電子流出的一極。

4、什麼是“施主雜質”和“受主雜質”？

我們現在已經知道，光伏電池需要摻入“磷”、“硼”等雜質元素才能形成PN結，我們把摻入的磷、硼的過程叫做“摻雜”，磷硼本身則就是摻入的雜質。施主雜質就是指：“能施舍電子的雜質”；受主雜質是指：“接受電子的雜質”。在光伏電池中，磷元素最外側有5個電子，結合矽元素後餘一個電子，是施主雜質；而硼元素最外側隻有三個電子，需要接受一個電子才能和矽元素形成8個電子的穩态，是受主雜質。

5、為什麼N型矽片的少子壽命高？

P型電池片是矽片摻入硼，擴散爐摻入磷形成PN結； 而N型電池片則是矽片本身摻入磷，擴散爐摻入硼形成PN結。細心的讀者此處就會發現，無論是P型電池片還是N型電池片都是摻入“硼、磷”而形成的PN結，隻不過是方向反了一下而已，那麼為何N型光伏電池少子壽命更高呢？ 這主要是因為空穴為主的P型矽片和電子結合能力更強，我們把電子比作蘿蔔，空穴比作坑；在P型矽片中坑很多，蘿蔔少；所以每當有電子流入正極很快就找到了坑，故而少子壽命低。 而摻入磷的N型矽片體内有大量的自由電子，坑少蘿蔔多，此時則隻能是來一個空穴占一個電子，其餘電子則總處于自由激發态，少子壽命長。

6、各種技術提高轉化效率的原理是什麼？

太陽的一束光要想成為光伏電是要曆經千辛萬苦、艱難險阻的。

從太陽表面6000k的絕對黑體輻射曲線，到大氣層上屆的太陽能輻射曲線再到最終穿越大氣層，我們會發現能量曲線每經曆一道坎，就要減少一些。然而到達地面還并不是終點。因為并不是所有到達地面的光都能被吸收。

在各種波長的光線中，并不是所有的光線都能激發光伏電池片上的電子，以矽材料為基礎最大能吸收的部分就是上圖中綠色的部分。而且圖中綠色部分也隻是理論值，從電池片中電子被激發到最終發電還有一系列問題例如：電池片之間有間隙漏掉了光；電池片上的銀漿焊帶反射了光；光伏玻璃透光率隻有92%遮擋了光；方向不一難以捕捉的漫反射光；焊帶和電纜導電過程中的損耗；電在外送升壓過程中的損耗；電在傳輸以及降壓使用中的損耗等等。與之相對應的，所以提升光伏發電轉換效率的原理都是圍繞上述問題來的。

1、疊瓦技術：電池片緊密銜接，完全避免電池片之間的空隙以提升發電效率。

2、三角焊帶技術：特殊形狀的焊帶最大限度的降低了電池片焊帶反射的光。

3、十二主栅技術：一定性能電池片能生成的電流是一定的，多條主栅存在使得單條主栅流經的電流減少，降低主栅電阻上損耗的電力。

4、半片技術：一定性能電池片的電流是一定的，那麼半片電池片的電流就是隻有一半的，減小電流可降低電阻。

5、高透光玻璃：這個不用解釋

6、Perc電池技術：這項技術是近些年最終大的電池片革命，能增加電池片對紅外光部分的吸收能力，能顯著提升轉換效率1.5%。

7、1500V電壓系統：光伏電站系統電壓經曆多輪升級，從最初的500v；700v；到現在的1000v和未來的1500v，背後共同的邏輯是提升電壓降低電阻損耗。

8、雙面發電技術：這也是隆基股份推動而廣泛應用的技術，滲透率在快速提升，原理是背面也能吸收地面反射和其他漫反射的光。

7、什麼是同質節電池？什麼是異質結電池？

本文介紹是以同質結電池為例的，同質結是指光伏所形成的PN結的材質是統一的，無論是P型電池還是N型電池，都是在矽基底上擴散摻雜形成PN結。而異質結電池形成PN結的材料是不一緻的。

HIT異質結電池以N型矽片為基底通過真空鍍膜裝置在其表面和背面附上其他材質的材料最終形成PN結。異質結電池的P極和N極所用到的材料是不一樣的，不同質的，故而稱為“異質結”。

責任編輯：饒麗霞

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