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太阳能 电池板的工作原理
上传作者:2018-11-26 09-16-59 更新时间:handler

随着经济的发展、社会的进步,人们对 能源提出越来越高的要求,寻找新 能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电 力能源的来源主要有4种,即火电、水电、核电和风力发电,太阳能 光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括光伏发电、光化学发电、光感应 发电和光生物发电。那太阳 能电池板究竟是如何工作的呢?

在物理学方面,太阳能 是基于光伏效应,其中两 种不同的材料紧密接触在受到光或其他辐射能量撞击时产生电压。在太阳能中,这些材 料属于称为半导体的类别 - 既不是 导体也不是允许电子在某些条件下流动的电绝缘体。太阳能 行业中最常用的半导体是硅。

当光子 将电子从材料中分离出来时,太阳能电池板会发电。实际上,太阳能 电池板由一系列称为光伏电池的较小单元组成,这些单 元实际上将太阳能转换为电能。典型的 太阳能电池板还包括金属框架,玻璃外壳和各种布线,以允许 电流从硅电池流出。由于太 阳能电池板产生的是直流电,因此还 需要一台逆变器把直流电变成家中使用交流电力,型半导 体倾向于拾取小的正电荷,而N型的半 导体具有负电荷。通常,半导体 材料掺杂有杂质,使得它 们更容易供给或接受电子,因为诸 如硅或锗的晶体通常不允许电子从原子自由移动。这与电 池的一个电极相对于另一个电极的负电压非常相似。

半导体 可以是两种类型中的一种:P和N.每个太 阳能电池将这些半导体中的两个夹在中间,一层是P型,一层是N型(看起来很像电池)。 电子可 以自由地从一侧穿过另一侧,但不是相反的方向。想象一座小山 - 电子很 容易从山上下来(到N侧),但不能爬到它(到P侧)。当通过 消耗从入射光接收的能量将电子提升到激发态时,会发生这种情况。如果不 是形成结的材料,自由电 子最终会回落到基态。并且因 为电子仅允许在单一方向上流动 - 从N型到P型 - 光伏效应产生直流电。该电流 与电池的电压一起定义了太阳能电池可以产生的功率(或瓦特数)。 每个具 有足够能量的光子通常会释放一个电子,从而形成一个“洞”。然后电 场将使电子迁移到N侧,并使空穴迁移到P侧。

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