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太阳能发电:太阳能电池的工作原理

2015-01-26 14:18:56 作者:phpcms 来源:点击:
  太阳能是一种辐射能,它必须借助予能量转换器才能变换成为电能,即太阳能发电。这个把太阳能(或其他光能)变换成电能的能量转换器,就叫做太阳能电池。

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  太阳能电池的工作原理基础是半导体p-n结的“光生伏打”效应。所谓光生伏打效应,简单地说,就是当物体受到光照时,其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。在气体、液体和固体中均可产生这种效应,但在固体尤其是在半导体中,光能转换为电能的效率特别高。因此半导体中的光电效应引起人们的格外关注,研究得最多,并发明制造出了半导体太阳能电池。
 

  可将半导体太阳能电池的发电过程概括成如下4点:
 

  (1)首先是收集太阳光和其他光使之照射到太阳能电池表面上。
 

  (2)太阳能电池吸收具有一定能量的光子,激发出非平衡载流子(光生载流子)一电子一空穴对。这些电子和空穴应有足够的寿命,在它们被分离之前不会复合消失。
 

  (3)这些电性符号相反的光生载流子在太阳能电池p-n结内建电场的作用下,电子一空穴对被分离,电子集中在一边,空穴集中在另一边,在p-n结两边产生异性电荷的积累,从而产生光生电动势,即光生电压。
 

  (4)在太阳能电池p-n结的两侧引出电极,并接上负载,则在外电路中即有光生电流通过,从而获得功率输出,这样太阳能电池就把太阳能(或其他光能)直接转换成了电能。

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