ما هو الفرق بين الخلايا الشمسية من النوع P و N

بادئ ذي بدء ، أساس مبدأ عمل الخلايا الشمسية هو التأثير الكهروضوئي لتقاطع أشباه الموصلات PN. التأثير الكهروضوئي المزعوم هو تأثير تتولد فيه القوة الدافعة الكهربائية والتيار عند إضاءة الجسم ، وتتغير حالة توزيع الشحنة في الجسم. عندما يضرب ضوء الشمس أو أي ضوء آخر تقاطع PN لأشباه الموصلات ، يظهر جهد على جانبي تقاطع PN ، يسمى الجهد المتولد ضوئيًا.

السيليكون من النوع P والسيليكون من النوع N.

عندما تضاف الطاقة إلى السيليكون النقي (كما هو الحال في شكل حرارة) ، فإنه يتسبب في انفصال عدة إلكترونات عن روابطها التساهمية وترك الذرة. في كل مرة يغادر فيها الإلكترون ، يتم ترك ثقب. ثم تتجول تلك الإلكترونات حول الشبكة بحثًا عن ثقب آخر لتستقر فيه. تسمى هذه الإلكترونات بالناقلات الحرة ، ويمكنها أن تحمل التيار الكهربائي. يتطلب خلط السيليكون النقي مع ذرات الفوسفور القليل من الطاقة للهروب من إلكترون "زائد" معين من ذرة الفوسفور (أبعد خمسة إلكترونات). عند مخدر مع ذرات الفوسفور ، فإن السيليكون الناتج المعروف باسم N-type ("n" تعني الشحنة السالبة) ، يكون جزء فقط من الخلية الشمسية من النوع N.

جزء آخر من السيليكون مخدر بالبورون ، والقشرة الإلكترونية الخارجية للبورون تحتوي على ثلاثة إلكترونات فقط بدلاً من أربعة ، بحيث يمكن الحصول على السيليكون من النوع P. لا توجد إلكترونات حرة في السيليكون من النوع P.

خلية شمسية من النوع P وخلية شمسية من النوع N

ينتشر عنصر البورون على مادة أشباه الموصلات من النوع p لتشكيل خلية شمسية بهيكل من النوع n / p ، وهو عبارة عن رقاقة سيليكون من النوع p ؛

يُحقن الفوسفور في مادة أشباه الموصلات من النوع N لتشكيل خلية شمسية بهيكل من النوع ap / n ، وهو عبارة عن رقاقة سيليكون من النوع N ؛

في الوقت الحاضر ، المنتج السائد في الصناعة الكهروضوئية هو رقائق السيليكون من النوع P. تتميز رقائق السيليكون من النوع P بعملية تصنيع بسيطة وتكلفة منخفضة. عادةً ما تتمتع رقائق السيليكون من النوع N بعمر ناقل أطول للأقلية وكفاءة أعلى للخلية ، ولكن العملية أكثر تعقيدًا. رقائق السيليكون من النوع N مخدرة بعناصر الفوسفور ، والفوسفور والسيليكون لديها توافق ضعيف ، وتوزيع الفوسفور غير متساوٍ عند سحب القضيب. رقاقات السيليكون من النوع P مخدرة بعناصر البورون ، ومعاملات الفصل للبورون والسيليكون متكافئة ، ويسهل التحكم في انتظام التشتت.

تعد الكفاءة العالية لخلايا السيليكون حاليًا هدف الصناعة الكهروضوئية ، لأنه يُعتقد أن تحسين الكفاءة يعني المزيد من القدرة التنافسية. ومع ذلك ، فإن أعلى كفاءة للوحدات الكهروضوئية من النوع P لها عنق الزجاجة المتأصل. عندما تحصل الوحدات الكهروضوئية من النوع N على كفاءة عالية ، تزداد صعوبة العملية ، كما تزداد التكلفة. تعد بيئة تطبيق الخلايا الكهروضوئية قاسية للغاية ، لذا سيصبح استقرارها على المدى الطويل عاملاً رئيسيًا يجب مراعاته في المستقبل. لذلك ، يجب أن تسعى الصناعة والتطبيقات الكهروضوئية المستقبلية إلى تحقيق توازن في الجوانب الثلاثة لموثوقية الكفاءة والتكلفة على المدى الطويل.