光伏组件电池P型,和N型有什么区别

提及光伏，你可能知道大概是太阳能发电，提及光伏电池，思路可能就卡住了，更别说N型和P型光伏组件了。那么，什么是N型光伏组件呢？光伏组件N型和P型差别在哪儿？

首先，太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应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的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。

P型硅和N型硅

当把能量加到纯硅中时（比如以热的形式），它会导致几个电子脱离其共价键并离开原子。每有一个电子离开，就会留下一个空穴。然后，这些电子会在晶格周围四处游荡，寻找另一个空穴来安身。这些电子被称为自由载流子，它们可以运载电流。将纯硅与磷原子混合起来，只需很少的能量即可使磷原子(最外层五个电子)的某个“多余”的电子逸出，当利用磷原子掺杂时，得到的硅被称为N型（“n”表示负电），太阳能电池只有一部分是N型。

另一部分硅掺杂的是硼，硼的最外电子层只有三个而不是四个电子，这样可得到P型硅。P型硅中没有自由电子。

P型电池和N型电池

在p型半导体材料上扩散硼元素，形成n /p型结构的太阳电池即为P型硅片；

在N型半导体材料上注入磷元素，形成p /n型结构的太阳电池即为N型硅片；

目前光伏行业主流产品是P型硅片，P型硅片制作工艺简单，成本较低，N型硅片通常少子寿命较大，电池效率可以做得更高，但是工艺更加复杂。N型硅片掺磷元素，磷与硅相溶性差，拉棒时磷分布不均，P型硅片掺硼元素，硼与硅分凝系数相当，分散均匀度容易控制。

硅电池的高效率成为目前光伏产业界追逐的目标，因为人们相信提高效率就意味着更具竞争性。但是P型光伏组件最高效率有其固有瓶颈，N型光伏组件在获得高效率时增加了工艺难度，成本随之增高。光伏电池的应用环境十分恶劣，因此其长期稳定性成为未来重点考量的因数。所以，未来光伏产业及应用要在效率-成本-长期可靠性三个方面寻求某种平衡。

2、P型和N型都可以做电池片，只是P型晶体硅做PN结的时候用的是磷扩散工艺，而N型晶体硅做电池片的时候用的是B离子注入工艺；、

3、P型硅片电池工艺简单，成本较低，N型硅片通常少子寿命较大，电池效率可以做得更高，但是工艺更加复杂。主要是因为硅片中的间隙Cu，Au和硼氧对等杂质对电子的俘获能力远远大于对空穴俘获能力，导致P型硅片的少子（电子）的寿命要比n型硅片的少子（空穴）寿命短得多。

部分光子是可以到达光伏电池的内部的

最好就是到达PN结的结深处，这时候效率最高

具体P区朝向太阳还是N区朝向太阳，就不一定了

得看你用来做光伏电池的衬底是什么类型的，如果衬底是N型，那么就是P区朝向太阳。如果衬底是P型，那么就是N区朝向太阳。

但是有一点总不会变：PN结的P区是光伏电池的正极，N区是负极

就和发电机的正负极一样，硅片在生产过程中通过参加不同的杂质使其变为不同的类型，P型和N型，P型硅片通过光照会产生大量的带正电的空穴，N型硅片通过光照会产生大量的带负电的电子，这样就形成了正负极。

PN型号测试仪大致有两大类，一类是冷热探笔测试仪，一类是三探针整流法测试仪。

冷热探笔法的测试原理是，仪器有两个探针，一冷一热，硅片在热探头接触处将被加热，P型硅和N型硅受热后由于传输电流的载子不同，P型利用空穴（带正电）传输电流，N型利用电子（带负电）来传输电流，所以P型硅和N型硅传输电流的方向相反，通过电流方向即可区分PN型。

三探针的测试原理是，仪器有三个探针，1、2号探针之间通过限流电阻接12V电压，2、3之间接检流计；1、2探针间的交流波形，在同纯电阻电路中，利用电压和电流的波形差异，形成2→3或3→2的电流，来区分PN型。

简要说来就是这样了。还有好多的细节不是一句话两句话能说清楚的。抛砖引玉，你可以自己在看看相关资料。

晶硅电池技术是以硅片为衬底，根据硅片的差异区分为P型电池和N型电池。

P型电池（左）和N型电池（右）结构示意图

两种电池发电原理无本质差异，都是依据PN结进行光生载流子分离，但是由于扩散B元素和P元素在实际工艺上差异、以及晶体硅内部缺陷对光照的响应和对少子的捕获能力差异，导致二者在实际工业生产中面临不同的挑战和发展前景。

P型硅片制作工艺相对简单，成本较低，主要是BSF电池和PERC电池，为目前主流。

N型效率更高，但是工艺复杂，目前投入比较多的主流技术为HJT电池和TOPCon电池，2020年仅占比约3.5%。根据CPIA预测，2030年，N型电池的市占率或将达到56%左右，前景十分广阔。

光伏电池片技术路线

P型电池主流技术PERC

传统单晶和多晶电池主要技术路线为铝背场技术(Al-BSF)，目前主流的P型单晶电池技术为PERC电池技术，该技术制造工艺简单、成本低，叠加SE(选择性发射技术)提升电池转换效率。

PERC电池技术的推广主要得益于单晶硅片的大规模推广，设备国产化率快速提升等因素。根据CPIA数据，2020年新建量产产线仍以PERC电池为主，PERC电池市场占比达到86.4%。

从目前电池效率看，隆基24.1%的转换效率已经接近PERC电池24.5%的极限效率，电池厂商研发重心已经逐步转向新的技术，PERC技术正式进入变革后周期，市场存在明显的“效率焦虑”。

光伏电池技术及效率演进发展史

N型电池转换效率高，有望替代P型电池成为未来光伏电池主流技术。

理论上来说N型电池优势明显：与传统的P型单晶电池和P型多晶电池相比，N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点。

从目前技术发展来看，P型PERC电池已经迫近效率天花板，降本速度也有所放缓。而N型电池效率天花板较高，电池工艺和效率提升明显加快，未来转换效率提升空间更大。

根据光伏协会产业发展路线报告，N型高效电池2030年转换效率或超过25.5%，比P型电池高出1个百分点以上。

随着国产化设备成本不断降低，且N型电池效率提升空间具备优势，对更高效电池的追求也成为市场的选择，有望成为下一代电池技术的发展方向。

各种电池技术平均转换效率变化趋势

HJT电池和TOPCon电池

目前实现小规模量产(>1GW)的新型高效电池主要包括TOPCon、HJT和IBC三种。

HBC、叠层电池暂时还处于实验室研发阶段。同时，N型电池技术组成的叠层电池，转换效率将有进一步提升的空间。

HJT电池对称结构使得电池本身受到内部应力的影响更小，低温工艺进一步保护了晶体内部结构和器件界面接触，使得电池良品率不会因硅片减薄而受到较大影响。

在此基础上，HJT电池结合预切半刀技术可以将电池片厚度从160-170μm降低到120-130μm。

HJT的高效率来源于N型硅衬底以及非晶硅对基底表面缺陷的双重钝化作用。非晶硅由无规则网络构成，含有大量的断键可以起到饱和硅基底表面悬挂键的作用。

HJT只需4步工艺但技术难度较大：制绒清洗设备（投资占比10%）、非晶硅沉积设备（投资占比50%）、透明导电薄膜设备（投资占比25%）和丝网印刷设备（投资占比15%）。

其中制绒清洗设备和丝网印刷设备已经实现国产替代；迈为股份、捷佳伟创、理想万里辉和钧石能源均有PECVD设备销售；迈为股份、捷佳伟创、钧石能源均有PVD设备销售，理想万里辉正在推进样机研发。

HJT与PERC工艺路线完全不同，无法延伸，只能新投产线，且HJT与主流的PERC生产设备不兼容，因此PECVD等制膜和真空设备的投入会给企业带来较高的转换成本。

HJT电池设备企业及对应工艺环节

TOPCon相比PERC工艺流程增加2-3步，但可在PERC工艺技术上延伸。目前TOPCon所使用的的PECVD均为管式，与HJT的板式不同。

TOPCon仅需在PERC产线基础上增加硼扩、LPCVD和湿法刻蚀机台，新增投资额约5000万元/GW。

TOPCon关键设备目前已经实现国产化，拉普拉斯、捷佳伟创、北方华创、48所均有相关设备生产。

TOPCon电池设备企业国产化程度高

国内各大光伏企业均在积极布局N型电池。

根据隆基股份2020年以来的投产公告推测，其新建的电池项目中约有33GW将要布局TOPCon，包括银川5GW、西咸15GW、宁夏3GW、曲靖19GW。

通威股份金堂（一期）7.5GW高效太阳能电池片项目和眉山（二期）7.5GW高效太阳能电池片项目均预留了TOPCon新型高效电池技术升级空间。

晶科能源2021年1月7日宣布，其大面积N型单晶硅单结TOPCon电池效率达到24.9%，再破世界纪录。目前已有部分产能。

天合光能2015年开始布局公司i-TOPCon电池研发，2018年技术实现产业化，目前量产平均转换效率23%，2019年5月公司i-TOPCon电池转换效率还一度达到24.58%，打破了世界纪录。

在光伏行业持续降本的进程中，过去五年是P型和N型同步赛跑和效率提升的阶段，N型电池的工艺、设备及材料等因素不具备性价比。

但站在目前时点，P型电池接近其效率极限，设备成本下降接近其极限，而随着光伏设备和材料的国产化日趋成熟，对于更高效电池的追求也成为市场的选择，N型电池提效降本空间更大的优势便体现出来，预计2021年有望成为N型电池加速量产的关键时点。