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太陽能電池的工作原理以及發電過程

鉅大LARGE  |  點擊量:5930次  |  2019年09月25日  

摘要
太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”,是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到,瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。

太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”,是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到,瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上稱為太陽能光伏(Photovoltaic,縮寫為PV),簡稱光伏。


太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光電效應工作的晶硅太陽能電池為主流,而以光化學效應工作的薄膜電池實施太陽能電池則還處于萌芽階段。


太陽能電池工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏特效應。所謂光生伏特效應,簡單地說,就是當物體受到光照時,物體內的電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應。在氣體、液體和固體中均可產生這種效應,但在固體尤其是在半導體中,光能轉換為電能的效率特別高。因此半導體中的光電效應引起人們的格外關注,研究得最多,并發明制造出了半導體太陽能電池。并且當太陽光或其他光照射半導體的PN結時,就會在PN結的兩邊出現電壓,叫做光生電壓。


半導體太陽能電池的發電過程大概如下:


1.首先是收集太陽光和其他光能使之照射到太陽能電池表面上;


2.太陽能電池能夠吸收具有一定能量的光子,激發出非平衡載流子(光生載流子)一電子一空穴對,這些電子和空穴應有足夠的壽命,在它們被分離之前不會復合消失。;


3.具有不同電荷屬性的光生載流子在太陽能電池p-n結內建電場的作用下,可以使電子一空穴分離,其中電子集中在一邊,空穴則集中在另一邊,在p-n結兩邊就會產生異性電荷的積累,從而產生光生電動勢,即光生電壓;


4.最后在太陽能電池p-n結的兩側引出電極,并接上負載,就可以在外側電路中產生光生電流,從而獲得輸出功率,這樣太陽能電池就把太陽能(或其他光能)直接轉換成電能。


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