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    科技新秀——太陽能光伏發電

    2020-06-19 16:34:06

    地面電站

    太陽能光伏發電

    太陽能是最清潔的能源,太陽電池是利用光電轉換原理使太陽的輻射光通過半導體物質轉變為電能的一種新型的器件。

    太陽電池又稱為“光伏電池”,太陽電池經過串并聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件,配上功率控制器、儲能裝置、變換器等就組成了光伏發電系統。

    硅太陽能電池原理

    太陽能光伏發電

    太陽能電池由半導體材料制造,利用PN結的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能,太陽電池分單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池、非晶硅太陽電池。目前制造工藝最成熟、性價比高的太陽電池采用硅半導體材料。

    太陽能電池發電原理是光生伏打效應,故太陽能電池也叫光伏電池。

    光生伏打效應

    室溫下從硅的原子的價電子層中分離出一個電子需要1.12eV的能量,被分離出來的電子是自由電子,能夠自由移動并傳送電流。半導體在太陽光照耀下,能量大于半導體禁帶寬度的光子,使半導體中原子的價電子受到激發而成為自由電子,形成光生電子-空穴對,也稱光生載流子。

    太陽能電池由PN結構成,在P區、空間電荷區和N區都會產生光生電子-空穴對,這些電子-空穴對由于熱運動,會向各個方向遷移。

    在空間電荷區產生的與遷移進來的光生電子-空穴對被內建電場分離,光生電子被推進N區,光生空穴被推進P區。在空間電荷區邊界處總的載流子濃度近似為0。

    在N區,光生電子-空穴產生后,光生空穴便向PN 結邊界擴散,一旦到達 PN結邊界,便立即受到內建電場的作用,在電場力作用下作漂移運動,越過空間電荷區進入P區,而光生電子(多數載流子)則被留在N區。

    同樣,P區中的光生電子也會向PN結邊界擴散,并在到達PN結邊界后,同樣由于受到內建電場的作用而在電場力作用下作漂移運動,進入N區,而光生空穴(多數載流子)則被留在P區。

    因此在PN結兩側形成了正、負電荷的積累,形成與內建電場方向相反的光生電場。這個電場除了一部分抵消內建電場以外,還使P型層帶正電,N型層帶負電,因此產生了光生電動勢。這就是“光生伏打效應”(簡稱光伏)。


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