太陽能電池的工作原理

導(dǎo)讀：隨著全球能源日趨緊張，太陽能成為新型能源得到了大力的開發(fā)，其中我們在生活中使用最多的就是太陽能電池了。太陽能電池是以半導(dǎo)體材料為主，利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電轉(zhuǎn)換，使它產(chǎn)生電流，那么太陽能電池的工作原理是怎么樣的呢?

1.太陽能電池的工作原理—簡介

太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，它利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，因此，太陽能電池又稱為“光伏電池”。只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及電流，在物理學(xué)上稱為太陽能光伏，簡稱光伏。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。

2.太陽能電池的工作原理—結(jié)構(gòu)及功能

太陽能電池是由高效晶體硅太陽能電池片、鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以及鋁合金邊框組成。太陽能電池組件是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分;具有使用壽命長，機(jī)械抗壓外力強(qiáng)等特點(diǎn)。太陽能電池組件各部分功能如下：

鋼化玻璃----作用為保護(hù)發(fā)電主體，透光其選用要求是透光率必須高以及超白鋼化處理。

EVA---- 用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體，透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命。

電池片----主要作用就是發(fā)電，發(fā)電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片，兩者各有優(yōu)劣。

背板----作用是密封、絕緣、防水。

鋁合金----保護(hù)層壓件，起一定的密封、支撐作用。

接線盒----保護(hù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用。

硅膠----密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處。

3.太陽能電池的工作原理

太陽能電池工作原理的基礎(chǔ)，是半導(dǎo)體PN結(jié)的“光生伏特”效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)，簡單地說，就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，其體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢和電流的一種效應(yīng)。在氣體、液體和固體中均可產(chǎn)生這種效應(yīng)，但在固體尤其是在半導(dǎo)體中，光能轉(zhuǎn)換為電能的效率特別高，因此半導(dǎo)體中的光電效應(yīng)引起人們的格外關(guān)注，研究的最多，并發(fā)明制造出了半導(dǎo)體太陽能電池。

當(dāng)太陽光照射PN結(jié)時(shí)，在半導(dǎo)體內(nèi)的電子由于獲得了光能而釋放電子，相應(yīng)地便產(chǎn)生了電子-空穴對，并在勢壘電場的作用下，電子被驅(qū)向N型區(qū)，空穴被驅(qū)向P型區(qū)，從而使N區(qū)有過剩的電子，P區(qū)有過剩的空穴;于是就在PN結(jié)的附近形成了與勢壘電場方向相反的光生電場。光生電場的一部分抵消勢壘電場，其余部分使P型區(qū)帶正電、N型區(qū)帶負(fù)電;于是就使得N區(qū)與P區(qū)之間的薄層產(chǎn)生的電動(dòng)勢，即“光生伏打”電動(dòng)勢。當(dāng)接通外電路時(shí)，便有電能輸出。

這就是PN結(jié)接觸型硅太陽能電池發(fā)電的基本原理。若把幾十個(gè)、幾百個(gè)太陽能電池單體串聯(lián)、并聯(lián)起來封裝成為太陽能電池組件，在太陽光的照射下，便可獲得具有一定功率輸出的電能。

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