光伏電池的原理是什么？

　　光伏電池就是太陽(yáng)能電池，它的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的PN結(jié)的光生電效應(yīng)。

　　在太陽(yáng)光照射下，一些特定的半導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生自由電荷，這些自由電荷定向移動(dòng)和積累并產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢(shì)，可以向外電路提供電流，這種現(xiàn)象被稱為光生伏特效應(yīng)或光伏效應(yīng)。

　　太陽(yáng)能電池板有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式，這是因?yàn)閮?nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)不同。兩種晶硅體的原材料本身是一樣的，只是制備工藝不同，多晶硅采用的是鑄錠工藝，單晶硅是在多晶硅鑄錠工藝的基礎(chǔ)上增加了，拉棒工藝是硅分子排列結(jié)構(gòu)一致，從而得到了更高導(dǎo)電性能的硅片。因?yàn)閱尉Ч桦姵鼐哂懈咝实?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/2800/" target="_blank">光電轉(zhuǎn)換率，近兩年來(lái)得到了大規(guī)模的普及和應(yīng)用屋頂上的太陽(yáng)能光伏板。來(lái)自太陽(yáng)的能量是地球上最豐富和絕對(duì)免費(fèi)的能源。

　　為了利用這種能量，我們需要地球上第二豐富的沙子元素的幫助。沙子必須轉(zhuǎn)化成99.99999%的純硅晶體，才能用于太陽(yáng)能電池。

　　要做到這一點(diǎn)，沙子必須經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的凈化過(guò)程。未加工的硅轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硅化合物形式。然后將其與氫混合，得到高度純化的多晶硅。這些硅料被融化鑄錠以后，切割成180微米的薄片，稱之為硅片。

　　硅片是光伏電池的核心，當(dāng)分析硅原子的結(jié)構(gòu)時(shí)，正常情況下硅原子只攜帶有4個(gè)電子，但是硅原子在共享周邊的電子以后，就形成了每個(gè)原子周圍8個(gè)電子的穩(wěn)固的分子形態(tài)，這些相鄰的電子就像結(jié)合在一起，無(wú)法自由移動(dòng)。

　　為了便于理解，考慮硅晶體的二維結(jié)構(gòu)，假設(shè)有5價(jià)電子的磷原子被注入硅片中，5價(jià)電的磷原子和4價(jià)電的硅原子結(jié)合，就產(chǎn)生一個(gè)多余的自由電子，這種摻雜就形成了電池片的N型區(qū)。

　　高度凈化的太陽(yáng)能電池。只用這種材料，當(dāng)光線照射它們時(shí)，電子將獲得光子能量并可以自由移動(dòng)，然而電子的這種運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，它不會(huì)導(dǎo)致任何電流通過(guò)負(fù)載。要使電子流單向流動(dòng)，就需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，PN結(jié)是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的產(chǎn)生動(dòng)力的方法。

　　與N型摻雜類似，如果在硅片中注入3價(jià)電子的硼原子，3價(jià)電的硼原子與4價(jià)電的硅原子結(jié)合，就會(huì)形成一個(gè)空穴區(qū)，也就是說(shuō)它再吸附1個(gè)電子，這種摻雜形成了電池片的P型區(qū)。

　　如果這兩種摻雜的材料結(jié)合在一起，一些電子將從N端遷移到P區(qū)域，填補(bǔ)那里的空穴，這樣就形成了那里沒(méi)有自由電子和空穴的耗盡區(qū)。

　　由于電子遷移，N側(cè)邊界略帶正電荷，P側(cè)邊界帶負(fù)電荷。在這些電荷之間肯定會(huì)形成一個(gè)電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)產(chǎn)生必要的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)光線照射到PN結(jié)，電池的末端區(qū)域穿透并達(dá)到耗盡區(qū)域。這個(gè)光子能量足以在耗盡區(qū)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，耗盡區(qū)中的電場(chǎng)將電子和空穴逐出耗盡區(qū)。

　　電子在N區(qū)和空穴P區(qū)的濃度變得如此之高，以至于它們之間會(huì)產(chǎn)生電位差。一旦連接了這些區(qū)域之間的任何負(fù)載，電子就會(huì)開(kāi)始流過(guò)負(fù)載，電子在完成他們的路徑后與P區(qū)的空穴區(qū)重新結(jié)合。這樣太陽(yáng)能電池就可以連續(xù)地提供直流電。

　　在實(shí)際的太陽(yáng)能電池中，可把這些串聯(lián)起來(lái)，連接起來(lái)的電池與另一個(gè)電池總并聯(lián)，你就得到了太陽(yáng)能電池板，一個(gè)光伏電池只產(chǎn)生0.5左右的電壓，電池組的串聯(lián)和并聯(lián)組合，將電流和電壓值增加到一個(gè)可用范圍。

　　光伏板產(chǎn)生的直流，通過(guò)蓄電瓶存儲(chǔ)電的能，經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，就可以進(jìn)入380伏的低壓電網(wǎng)，用戶可以選擇優(yōu)先自用或全額上網(wǎng)兩種電費(fèi)結(jié)算方式。

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　　審核編輯 ：李倩