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太阳能电池片的发电原理


太阳能电池片的发电原理:
1)为获取需要的材料,人们将某种杂质加到半导体材料中的过程叫掺杂.
2)把5个价电子磷掺杂到纯净的硅晶格后,多出1个?#26434;?#30005;子,约0.04eV的能量,从而产生电子导电运动,同时磷原子缺少1个电子而变成带正电的磷离子,由于磷离子在晶体中起放电作用,所以把5价磷称为施主型杂质,也叫做N杂质.
3)把3个价电子硼掺杂到纯净的硅晶格后,少出1个?#26434;?#30005;子,所以要从硅原子价键中获取1个电子来填充,同时硅原子产生1个空穴,而变成带负电.所以把3价硼称为受主型杂质,也叫做P杂质.用于太阳能电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质,和任何物质的原子一样,半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成,半导体硅原子的外层有4个电子,按固定轨道围绕原子核转动.当受到外来能量的作用时,这些电子就会脱离轨道而成为?#26434;?#30005;子,并在原来的位置上留下一个"空穴",在纯净的硅晶体中,?#26434;?#30005;子和空穴的数目是相等的.如果在硅晶体中掺入硼,镓等元素,由于这些元素能够俘获电子,它就成了空穴型半导体,通常用符号P表示;如果掺入能够?#22836;?#30005;子的磷,砷等元素,它就成了电子型半导体,以符号N代表.若把这两种半导体结合,交界面便形成一个P-N结.太阳能电池的P-N结就像一堵墙,阻碍着电子和空穴的移动.当太阳能电池受到阳光照射时,电子接受光能,向N型区移动,使N型区带负电,同时空穴向P型区移动,使P型区带正电.这样,在P-N结两端便产生了电动势,也就是通常所说的电压.这种现象就是上面所说的"光生伏打效应".能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等.它们的发电原理基本相同,现已晶体硅为例描述光发电过程.当光线照射太阳电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传?#33694;?#20102;硅原子,使电子发生了越迁,成为?#26434;?#30005;子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率.这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。

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