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龙珠体育太阳能电池的工作原理和电学性能

2023-07-28 16:34:54
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  龙珠体育电池的工作原理基础是:半导体p-n绪的光生伏打效应。所谓光生伏打效应,简言之,就是当物体受到光照时,物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龙珠体育。当太阳光或其他光照射半导体p-n结时,就会在p-n结的两边出现电压,叫光生电压。使p-n结短路,就会产生电流。

  单晶硅的原子是接照一定的规律排列的。硅原子的外层电子亮层中有4个电子,如图l所示。

龙珠体育太阳能电池的工作原理和电学性能(图1)

  每个原子的外层电子都有固定的位置,并受原子核的约束。它们在外来能量的激发下,如在太阳光辐射时,就会摆脱原子核的束缚而成为自由电子,并同时在它原来的地方留出一个空位,即半导体物理学中所谓的空穴。由于电子带负电,空穴就表现为带正电。电子和空穴就是单晶硅中可以运动的电荷。在纯净的硅晶体中,自由电子和空穴的数目是相等的。如果在晶体硅中搂入能够俘获电子的棚、铝、嫁或锢等杂质元素,那么它就成为空穴型半导体,简称p型半导体。如果有硅晶体中掺入能够释放电子的磷、碑或锦等杂质元素,那么它就成了电子型的半导体,简称n型半导体。若把这两种半导体结合在一起,由于电子和空穴的扩散,在交界面处便会形成p-n结,并在结的两边形成内建电场,又称势垒电场。由于此处电阻特别高,所以也称为阻挡层。当太阳光照射p-n结时,在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子,相应地便产生了电子一一空穴对,并在势垒电场的作用下,电子被驱向n型区,空穴被驱向p型区,从而使n区有过剩的电子,p区有过剩的空穴;于是,就在p-n结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场,如下图2所示。

龙珠体育太阳能电池的工作原理和电学性能(图1)

  光生电场的一部分抵消势垒电场,其余部分使p型区带正电,n型区带负电;于是,就使得在n区与p区之间的薄层产生了电动势,即光生伏打电动势。接通电路时便有电能输出。这就是p-n结接触型单晶硅太阳能电池发电的基本原理。若把几十个、数百个太阳能电池单体串联、并连起来,组成太阳能电池组体,在太阳光的照射下,便可获得相当可观的输出功率的电能。

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