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能源環(huán)境新聞

科普:光伏是如何發(fā)電的?

星之球科技 來(lái)源:北極星電力網(wǎng)2018-01-29 我要評(píng)論(0 )   

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù),主要由太陽(yáng)電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組

 光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù),主要由太陽(yáng)電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成,主要部件由電子元器件構(gòu)成。那么,具體是怎樣的一個(gè)過程呢?下面,我們就來(lái)詳細(xì)解析,光伏發(fā)電過程是什么?
 
關(guān)于半導(dǎo)體
 
硅晶體化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在常溫下,除氟化氫以外,很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),且是不良導(dǎo)體,因?yàn)樗鼪]有無(wú)所事事的自由電子。而磷原子(P)的最外層有5個(gè)電子,把磷原子摻雜進(jìn)硅晶體,那么硅晶體顯然就多出了一個(gè)自由電子。
 
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磷原子拿出4個(gè)電子與相鄰4個(gè)硅原子共享后,還剩余一個(gè)電子,它是自由的。硅晶體中無(wú)數(shù)的硅原子被磷原子取而代之,就多出了很多的自由電子,于是,它就導(dǎo)電了。此時(shí),我們已經(jīng)做成了一個(gè)半導(dǎo)體,它的名字叫"N型半導(dǎo)體"。
 
而摻雜鋁原子后,顯然,就缺少了一個(gè)電子了,硅晶體摻雜諸如鋁、硼這樣的三價(jià)原子后,就制成了另一種半導(dǎo)體,叫做"P型半導(dǎo)體",可以把"P"想象成一個(gè)需要電子去填充的空穴。
 
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P型半導(dǎo)體也是導(dǎo)電的,這是因?yàn)?,施加外電?chǎng)后,P型半導(dǎo)體中的電子會(huì)逆電場(chǎng)方向依次填補(bǔ)空穴,同時(shí)呢,空穴也就沿電場(chǎng)方向移動(dòng),于是,電流產(chǎn)生了。
 
關(guān)于PN結(jié)
 
如果一塊半導(dǎo)體晶體的一側(cè)是N型半導(dǎo)體,另一側(cè)是P型半導(dǎo)體,那么中間相連的接觸面就叫PN結(jié)。在N型半導(dǎo)體中,自由電子的濃度很高,而在P型半導(dǎo)體中,空穴的濃度很高。根據(jù)擴(kuò)散的原理,物質(zhì)總是從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散。
 
所以,在PN結(jié)中,會(huì)有很多自由電子從N型半導(dǎo)體中擴(kuò)散到P型半導(dǎo)體中,帶來(lái)的結(jié)果是,本來(lái)N型半導(dǎo)體是電中性的,不帶電,但因?yàn)槭ヒ徊糠蛛娮雍?,就帶正電了。而在P型半導(dǎo)體中,因?yàn)楹芏嘧杂呻娮优苓^來(lái),填滿了不少空穴,導(dǎo)致空穴濃度降低了,本來(lái)P型半導(dǎo)體也是電中性的,現(xiàn)在多出了很多電子,所以帶上了負(fù)電。
 
PN結(jié)中,一側(cè)帶上正電,一側(cè)帶上負(fù)電,于是就在接觸面形成了一個(gè)內(nèi)部的電場(chǎng)。
 
光伏發(fā)電過程是什么?
 
當(dāng)太陽(yáng)光照射到一般的半導(dǎo)體上時(shí),會(huì)產(chǎn)生電子與空穴對(duì),即,陽(yáng)光在半導(dǎo)體中產(chǎn)生一個(gè)自由電子時(shí),就會(huì)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)空穴,因?yàn)殡娮釉陉?yáng)光能量的作用下離開本該待的位置,成為自由電子時(shí),那個(gè)位置必然缺乏一個(gè)電子,空穴就產(chǎn)生了。
 
因?yàn)镻N結(jié)中有內(nèi)電場(chǎng),當(dāng)太陽(yáng)光在PN結(jié)中產(chǎn)生電子和空穴時(shí),電子會(huì)在內(nèi)電場(chǎng)的作用下,向N型半導(dǎo)體中移動(dòng),同理,空穴向P型半導(dǎo)體中移動(dòng)。此時(shí),如果PN結(jié)兩端接通導(dǎo)線,就可以產(chǎn)生電流了。
 
 
 
 
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