Vi presenterer fosfor
Prosessen med "doping" introduserer et atom av et annet element i silisiumkrystallen for å endre dets elektriske egenskaper. Dopemidlet har enten tre eller fem valenselektroner, i motsetning til silisiums fire. Fosforatomer, som har fem valenselektroner, brukes til doping av silisium av n-type (fosfor gir dets femte, frie elektron).
EN fosfor atom inntar samme sted i krystallgitteret som tidligere var okkupert av silisiumatomet det erstattet. Fire av dens valenselektroner overtar bindingsansvaret for de fire silisiumvalenselektronene som de erstattet. Men det femte valenselektronet forblir gratis, uten bindingsansvar. Når mange fosforatomer er erstattet med silisium i en krystall, blir mange gratis elektroner tilgjengelige. Å erstatte et fosforatom (med fem valenselektroner) for et silisiumatom i en silisiumkrystall etterlater et ekstra, ubundet elektron som er relativt fritt for å bevege seg rundt krystallen.
Den vanligste metoden for doping er å belegge toppen av et lag silisium med fosfor og deretter varme overflaten. Dette gjør at fosforatomene kan diffundere i silisiumet. Temperaturen senkes så slik at diffusjonshastigheten synker til null. Andre metoder for innføring av fosfor i silisium inkluderer gassdiffusjon, et flytende dopingmiddel spray-on prosess, og en teknikk der fosforioner drives nøyaktig inn i overflaten av silisium.
Vi presenterer Boron
Selvfølgelig kan ikke silisium av n-typen danne elektrisk felt av seg selv; Det er også nødvendig å endre noe silisium for å ha motsatte elektriske egenskaper. Så det er bor, som har tre valenselektroner, som brukes til doping av silisium av p-type. Bor introduseres under silisiumbehandling, der silisium blir renset for bruk i PV-enheter. Når et boratom inntar en posisjon i krystallgitteret som tidligere var okkupert av et silisiumatom, er det en binding som mangler et elektron (med andre ord et ekstra hull). Å erstatte et boratom (med tre valenselektroner) for et silisiumatom i en silisiumkrystall etterlater et hull (en binding som mangler et elektron) som er relativt fritt for å bevege seg rundt krystallen.
Annen halvledermaterialer.
I likhet med silisium, må alle PV-materialer gjøres til p-type og n-type konfigurasjoner for å skape det nødvendige elektriske feltet som kjennetegner en PV-celle. Men dette gjøres på en rekke forskjellige måter, avhengig av egenskapene til materialet. For eksempel gjør amorf silisiums unike struktur et iboende lag eller "i-lag" nødvendig. Dette udopede laget av amorft silisium passer mellom n-typen og p-typen lag for å danne det som kalles en "p-i-n" design.
Polykrystallinske tynne filmer som kobberindiumdiselenid (CuInSe2) og kadmium Tellurid (CdTe) viser store løfter for PV-celler. Men disse materialene kan ikke bare dopes for å danne n- og p-lag. I stedet brukes lag av forskjellige materialer for å danne disse lagene. For eksempel brukes et "vinduslag" av kadmiumsulfid eller et annet lignende materiale for å tilveiebringe de ekstra elektronene som er nødvendige for å gjøre det til n-type. CuInSe2 kan i seg selv være laget av p-type, mens CdTe drar nytte av et lag av p-type laget av et materiale som sink tellurid (ZnTe).
Galliumarsenid (GaAs) er tilsvarende modifisert, vanligvis med indium, fosfor eller aluminium, for å produsere et bredt spekter av n- og p-type materialer.