太阳能电池工作原理

太阳能电池工作原理主讲人：熊东提出问题自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，光伏发电是一种新兴的可再生能源。光伏发电是什么时候诞生的呢？到底什么是光伏发电呢？光伏发电起源与发展Part.1一、光伏发电—起源与发展“光生伏特效应”“用硒制备”“单晶硅太阳能电池”1839—法国科学家贝克雷尔：光照能够使得半导体材料的不同部位之间产生电位差，这种现象被称为“光生伏特效应”；1883—美国发明家Fritts：第一个太阳能电池；1954—美国科学家恰宾和皮尔松：首次制成，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电材料，开启了p-n结太阳能电池的新时代。时至今日，p-n结太阳能电池仍然占据着光伏领域的绝对地位。一、光伏发电—起源与发展“光生伏特效应”“用硒制备”“单晶硅太阳能电池”一、光伏发电—起源与发展随着科技不断的发展，光伏发电技术日趋成熟，太阳能发电技术的应用在“碳中和，碳达峰”的时代背景下已成为国家能源行业重要发展项目。高校教学楼顶铺设太阳能电池组串太阳能电池工作原理Part.2二、太阳能电池发电原理太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。二、太阳能电池发电原理—释义光伏效应：将太阳辐射能直接转换成电能光—电转换的基本装置就是太阳能电池工作原理：太阳能电池具有半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能转化为电能，产生电流。光—电直接转换方式二、太阳能电池发电原理—释义太阳能电池是具有半导体光电二极管，他和常见的发光二极管结构一样吗？P-N节定义Part.3三、P-N节定义型半导体：掺入少量杂质磷元素（或锑元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子被杂质原子取代，磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成为自由电子。P型半导体：掺入少量杂质硼元素（或铟元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候，会产生一个“空穴”，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”，使得硼原子成为带负电的离子。PN结的形成：PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的，其接触界面称为冶金结界面。P-N节电流产生原理Part.4四、P-N节电流产生原理光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子—空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。