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太阳能电池奥秘

2011年5月6日 AEROFISH 1,525 views 发表评论 阅读评论

太阳能电池是一个神奇的高科技产物,只要有光照就能发电。

太阳能电池是利用半导体材料的光电效应,将太阳能转换成电能的装置。

所有的物质均有原子组成,原子由原子核和围绕原子核旋转的电子组成。半导体材料在正常状态下,原子核和电子紧密结合,处于非导体状态,但在某种外界因素的刺激下,原子核和电子的结合力降低,电子摆脱原子核的束搏,成为自由电子。

太阳能电池的材料主要是都“硅”来制造。硅在地球储量非常丰富。

晶体硅结构示意图:

晶体硅结构示意图

图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

如果我们向硅晶体中掺入其它一些元素,比如:硼、磷等,硅的结构就会发生奇妙的变化。

N型半导体结构示意图

当掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生如上图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形成N型半导体。图中黄色圆点表示硼原子核。

P型半导体结构示意图

当掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成P型半导体。图中黄色为磷原子核,红色的为多余的电子。

PN结结构示意图

现在,我们把P型和N型半导体结合在一起,N型半导体中含有较多的空穴,P型半导体中含有较多的电子,双方都迫切“需要”对方。这样,就会在两者的接触面形成电势差。这就是PN结。

太阳能电池发电原理图1

PN结属于半稳定结果,在阳光的照射下,N型半导体的空穴往P型区移动,而P型区中的电子往N型区移动,从而形成从N型区到P型区的电流,在PN结中形成电势差。

太阳能电池发电原理图2

 最终成为名副其实的太阳能电池。

【资料参考:中国新能源网】


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