你知道什么是太阳能电池吗?工作原理是怎样的?当前的太阳能电池都有哪些种类呢?下面三个皮匠报告将对其做详细介绍。

太阳能电池是什么电池?

太阳能电池是利用半导体pn结的光生伏打效应。所谓光生伏打效应，简言之，就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体pn结时，就会在pn结的两边出现电压，叫光生电压。使pn结短路，就会产生电流。

太阳能电池的工作原理介绍

单晶硅的原子是按照一定的规律排列的。硅原子的外层电子壳层中有4个电子，如图所示

每个硅原子的外层电子都有固定的位置，并受原子核的约束。它们在外来能量的激发下，如在太阳光辐射时，太阳电池吸收光能，能量大于禁带宽度的光子穿过减反射膜进入硅中，激发电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同时在它原来的地方留出一个空位，即半导体物理学中所谓的“空穴”。由于电子带负电，空穴就表现为带正电。电子和空穴就是单晶硅中可以运动的电荷。如图所示

在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在晶体硅中掺入能够俘获电子的硼、铝、镓或铟等杂质元素，那么它就成为空穴型半导体，简称P型半导体。如果在硅晶体中掺入能够释放电子的磷、砷或锑等杂质元素，那么它就成了电子型的半导体，简称n型半导体。

假如将这两种半导体结合在一起，由于电子和空穴的扩散，在交界面处就会形成pn结，并在结的两边形成内建电场，又称势垒电场。因为这里的电阻特别高，所以也被叫做阻挡层。当太阳光照射pn结的时候，在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子，相应地便产生了电子——空穴对，并在势垒电场的作用下，电子被驱向n型区，空穴被驱向p型区，从而使n区有过剩的电子，p区有过剩的空穴;于是，就在pn结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场，如下所示

光生电场的一部分抵消势垒电场，其余部分使p型区带正电，n型区带负电;于是，就使得在n区与p区之间的薄层产生了电动势，即光生伏打电动势。接通电路时便有电能输出。这就是np结接触型单晶硅太阳能电池发电的基本原理。若把几十个、数百个太阳能电池单体串联、并连起来，组成太阳能电池组体，在太阳光的照射下，便可获得相当可观的输出功率的电能。这个过程的实质是光子能转换成电能的过程。如图所示

太阳能电池有哪些种类

太阳能电池主要有无机太阳电池、有机太阳电池两大类型。而就目前来说主要以无机太阳电池为主。无机太阳电池具体包含了晶体硅太阳电池、薄膜太阳电池。

当前，我国薄膜太阳能电池发展并不成熟，依旧存在着较多问题。如薄膜太阳能电池的生产设备较为复杂且昂贵，加之长期以来一直被外企所垄断，这就导致了薄膜太阳能电池生产成本高，和晶硅太阳能电池相比不具备生产优势等。

据CPIA数据，2017年，我国薄膜太阳能电池产量约为1191MW，占全部太阳能电池的产量比重约为12.5%。晶体硅太阳能电池生产工艺更为成熟，转换效率更高，性能更加稳定，短期内市场地位难以撼动。

2015-2017年我国薄膜太阳能电池产量及占比

2015-2017年我国薄膜太阳能电池企业数量

晶体硅太阳能电池vs薄膜太阳能电池

参考资料：吴庭俊.太阳能电池的特性研究及应用设计[D].华南理工大学,2014.

参考报告：《金晶科技-被低估的超白玻璃龙头步入新一轮快速增长期-210710(32页).pdf》