【围观】光伏小原理之从“PN结”说起，PN结

PN结，顾名思义，是由P和N所打成的一个结。这个结的构造，是太阳能电池能够发电的关键。

我们以目前主流的晶体硅来看：

P型，即是在硅晶体中掺入硼元素，将硼“放入”硅中。进入硅中的硼原子与硅原子发生替换，因为硼生下来就比硅少了一只手（外层电子），这个替换发生的并不完美。所以当硼原子和周围的硅原子牵手时，缺少的一只手就会形成一个“空子”（空穴）。

产生的这些“空子”对电子很有吸引力，如果有喜欢到处放电的束缚电子路过空穴周围，很容易就会来“插一手”（填充），根据异性相吸的原理，我们可以把这些“空穴”理解为“正电荷”，并假设这些正电荷是可以移动的。这样，P型硅晶体因为含有一定浓度的“空穴”，就具备了拥有导电性能的基础。如果这些掺入硅中先天缺陷的硼原子被钻了“空子”，就会由原本的正常人变成了“阴性人”，成为带负电的离子。

N型，即在硅晶体中掺入磷元素，把磷“放入”硅中。磷进入硅中同样与硅原子产生了替换，不同的是磷比硅还要多一只手（外层电子）。于是在完成替换的时候，磷多出来的一只手无处结合，就脱离主体，开始自由活动，成为了独立的手（自由电子）。于是，N型晶体硅就成为了含电子浓度较高的半导体，其导电性主要是因为自由电子导电。而那些掺入硅中的磷原子因为少了一个电子，就变成了“阳性人”，成为带正电的离子。

下图可以形象的展现两者的差别

图1：左图中大圆内包含负号的代表B-（硼离子）、空心小圆代表“空穴”；右图中大圆内包含正号的代表P+（磷离子）、实心小圆代表“电子”