关键字：晶体硅光伏电池、光伏发电、别墅太阳能发电

硅材料作为太阳光伏发电电池的衬底，能够很大程度上影响电池的性能。一般而言，不同的用途及不同光伏发电电池结构的太阳电池对硅材料的要求也是不同的，这点也适用于别墅太阳能发电行业，其需要考虑的因素主要有：晶体类型、导电类型、电阻率、晶向、位错、少子寿命等，其他考虑因素还包括硅材料的形状、尺寸、 厚度等等。对于空间面应用，考虑到抗辐照的要求，一般会选用8〜12ᾨ.cm的p型 (100)晶向的单晶硅片，要求无位错缺陷、少子寿命大于100押，硅片的直径为3〜 4in(1 in=2. 54cm)、厚度为200ym以下。硅片的制造方法以直拉(CZ)为主，也有采用区熔(FZ)的，下面主要介绍一下太阳光伏发电电池制造的一个关键—扩散制结。

汇流后的晶体硅太阳电池组件

 

扩散制结

 

扩散是指在高温下将一定数量的杂质掺入到硅晶体中以改变硅的电学性质的过程。在太阳电池制造中，扩散用于制备电池的P-n结或表面场结构，是太阳光伏发电电池制造的最关键的一步。

 

扩散方程与扩散系数

 

根据菲克第二定律，对于一维扩散运动可用下式来表示：

如果假设扩散系数D为常数，比如在低浓度扩散的情况下，则可得：

对于替位杂质，上式中的扩散系数D可表示为：

在该式中：

在光伏发电行业，或者是别墅太阳能发电行业，该系数也被称为表观扩散系数，即温度趋向于无限大时扩散系数D的极限值, ΔE = Wo+Ws，称为扩散激活能，a为晶格常数，vo为杂质振动频率。由此可见扩散系数与晶格常数a、杂质振动频率v。、扩散激活能ΔE以及扩散温度了有关，对于特定的晶体和杂质，a、vo以及ΔE均为常数，此时扩散系数主要取决于扩散温度（实际上扩散激活能会受到很多具体条件的影响，因此即使在同一温度下，扩散系数也并非是严格的常数）。对于间隙杂质，可做类似的推导，差异在于此时扩散激活能ΔE等于Wi，因间隙杂质的扩散系数要大于替位杂质。

 

在光伏发电领域，尤其是别墅太阳能发电领域，晶体硅光伏电池被普遍用于家庭屋顶光伏发电设备中，目前已经在太阳能发电领域占据重要地位，伴随着国民经济发展及光伏技术进步，晶体硅太阳电池应用将会更加普遍，而太阳能发电惠泽千万家的梦想也将不会遥远。