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太阳能发电原理是什么效应

(1)为了获得所需的材料,人们将某种杂质添加到半导体材料中的过程称为掺杂。

(2)将5价电子的磷掺入到纯硅晶格中,多出一个自由电子,约0.04eV的能量,从而产生导电子运动,而磷原子缺少一个电子,成为带正电的磷离子,由于磷离子在晶体中起放电作用,所以5价磷被称为宿主型杂质,也叫N杂质。

(3)将3价电子的硼掺入到纯硅晶格中,少出1个自由电子,所以要从硅原子的价键中得到1个电子来填充,同时在硅原子上产生一个空穴,而成为带负电的。因此,3价硼被称为主杂质,也叫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。像任何物质的原子一样,半导体的原子也是由一个带正电的原子核和一个带负电的电子组成。当受到外部能量的作用时,这些电子从轨道上变成自由电子,并在原来的位置上留下一个”洞”。如果在硅晶体中加入硼、镓和其他元素,它就成为空穴型半导体,通常用符号P表示;如果加入磷、砷和其他元素释放电子,它就成为电子型半导体,用符号N表示;如果这两种半导体结合起来,交汇处将形成一个P-N结。太阳能电池的P-N结就像一堵墙,阻碍了电子和空穴的移动。当太阳能电池被太阳光照射时,电子接受光能并向N型区域移动,使N型区域带负电,而空穴则向P型区域移动,使P型区域带正电。这样一来,P-N结将在两端产生电动势,这通常被称为电压。这种现象就是上面提到的”光伏效应”。

能产生光伏效应的材料有很多种,如:单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒化铟铜等。它们的发电原理基本上是相同的。它们的发电原理基本相同,现在以晶体硅为例来描述光伏发电过程。当光照到太阳能电池表面时,部分光子被硅材料吸收;光子的能量转移到硅原子上,使电子迁移,成为自由电子聚集在P-N结的两侧,形成电位差,当接通外部电路时,在电压的作用下,会有电流流经外部电路,产生一定的输出功率。这个过程的实质是:将光子能量转化为电能的过程。

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