学习电磁学太阳能电池

1、太阳能电池摘要：太阳能电池以其清洁，利用范围广的特性，逐渐改变人们的生活。它的实现依赖于半导体的光电效应，并且在人类生活中有远大的前景。关键词：能源，电池，原理，利用正文： 随着科技的发展，可再生资源的利用在人类生活中所占有的比例在不断增加。风能、核能等清洁能源逐渐替代着原有的以消耗资源为主的能源利用。而其中，太阳能的利用以其持续时间长，无污染，可再生性受到人们的青睐。太阳能电池也逐渐走向千家万户。 太阳能电池是通过 HYPERLINK /view/14336.htm t _blank 光电效应或者光化学效应直接把光能转化成 HYPERLINK /view/48797.htm t _blank

2、 电能的装置。以光电效应工作的 HYPERLINK /view/757628.htm t _blank 薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。 HYPERLINK /view/14336.htm t _blank 光电效应太阳能电池主要依赖于半导体的光电效应。正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变

3、得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进

4、行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。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。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。 图1 太阳电池结构原理在实际应用中，会发现硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜。实际工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜，厚度在1000埃左右。将反射损失减小到5甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕

5、竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。同时，为了节省材料，目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积和等离子增强化学气相沉积工艺。此外，液相外延法和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池 太阳能电池具有广泛而远大的前景。目前,太阳能电池的应用已从军事领域、 HYPERLINK /view/19332.htm t _blank 航天领域进入工业、商业、农业、 通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很贵的 HYPERLINK /view/87408.htm t _blank

6、输电线路。但是在目前阶段，它的成本还很高，发出1kW电需要投资上万美元，因此大规模使用仍然受到经济上的限制。它以一种清洁有效的姿态走入人们的生活。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。就我国而言，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国，在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、 HYPERLINK /view/266822.htm t _blank 环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。 就目前来看，太阳能电池在我们生活中所占用的比例并不算高，但它有着极高的的提升空间。我们没有理由不相信，在未来，太阳能的利用会成为生活的一种时尚。参考文献：【1】 HYPERLINK /question/236958837.html?fr=qrl&cid=203&index=5&fr2=query /question/236958837.html?fr=qrl&cid=203&index=5&fr2=query【2】 HYPERL