光伏發(fā)電的原理是什么

光伏發(fā)電是指一種利用太陽(yáng)能產(chǎn)生電能的技術(shù)，其原理是基于光生伏打效應(yīng)（photoelectric effect），即由光子（太陽(yáng)光）激發(fā)半導(dǎo)體材料中的電子，使它在材料中躍遷并產(chǎn)生電流的效應(yīng)。

光伏發(fā)電的基本原理就是“光伏效應(yīng)”。光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開(kāi)金屬表面逃逸出來(lái)，成為光電子。

“光生伏特效應(yīng)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“光伏效應(yīng)”。指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子（光波）轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過(guò)程；其次，是形成電壓過(guò)程。有了電壓，就像筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會(huì)形成電流的回路。

具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)太陽(yáng)光照射到半導(dǎo)體材料時(shí)，吸收一定的能量后，會(huì)激發(fā)材料中的電子離開(kāi)原子成為自由電子，并在材料內(nèi)部形成電流。這種現(xiàn)象也被稱(chēng)為光電效應(yīng)。將帶電金屬片連接在半導(dǎo)體表面的兩端形成電路，自由電子就能流動(dòng)在電路中，從而產(chǎn)生電流，完成從太陽(yáng)能到電能的轉(zhuǎn)化。

目前，半導(dǎo)體材料中使用的主要是硅、硒化銦和碲化物等材料。通過(guò)不同的加工和組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能電池就能產(chǎn)生不同形態(tài)和規(guī)格的電能輸出，接入電力系統(tǒng)使用。

光伏發(fā)電的主要具體原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開(kāi)金屬表面逃逸出來(lái)，成為光電子。

硅原子有4個(gè)外層電子，如果在純硅中摻入有5個(gè)外層電子的原子如磷原子，就成為N型半導(dǎo)體；若在純硅中摻入有3個(gè)外層電子的原子如硼原子，形成P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時(shí)，接觸面就會(huì)形成電勢(shì)差，成為太陽(yáng)能電池。

當(dāng)太陽(yáng)光照射到P－N結(jié)后，空穴由P極區(qū)往N極區(qū)移動(dòng)，電子由N極區(qū)向P極區(qū)移動(dòng)，形成電流。

總之，光伏發(fā)電利用光生伏打效應(yīng)，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。這種能源轉(zhuǎn)換技術(shù)具有環(huán)保、可再生、可持續(xù)發(fā)展等多種優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)應(yīng)用廣闊。