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  • 晶體硅電池發(fā)電原理

    2018-04-03 15:35:34 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
    天天討論光伏發(fā)電,你知道太陽能電池發(fā)電的原理嗎?本文分別用文字形式,介紹了晶硅太陽能電池的發(fā)電原理。屬于科普級別,非常通俗易懂。太...

    天天討論光伏發(fā)電,你知道太陽能電池發(fā)電的原理嗎?本文分別用文字形式,介紹了晶硅太陽能電池的發(fā)電原理。屬于科普級別,非常通俗易懂。

    太陽能電池發(fā)電原理

    一、N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體

    完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體,稱為本征半導(dǎo)體,原子之間形成共價鍵,其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。共價鍵中的兩個電子,稱為價電子。

    光伏

    圖1:本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖

    價電子在獲得一定能量(溫度升高或受光照)后,即可掙脫原子核的束縛,成為自由電子(帶負(fù)電),同時共價鍵中留下一個空位,稱為空穴(帶正電),如圖1-4所示。自由電子和空穴都稱為載流子,本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差。圖2:價電子受激發(fā)后形成自由電子和空穴

    光伏

    在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)(某種元素),形成雜質(zhì)半導(dǎo)體,可使其導(dǎo)電性能大大增強。

    摻入五價磷元素取代硅原子,磷原子外層的五個外層電子的其中四個與周圍的半導(dǎo)體原子形成共價鍵,多出的一個電子幾乎不受束縛,較為容易地成為自由電子。因此,摻雜后自由電子數(shù)目大量增加,自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式,稱為N型半導(dǎo)體。

    摻入三價硼元素取代硅原子,硼原子外層的三個外層電子與周圍的半導(dǎo)體原子形成共價鍵的時候,會產(chǎn)生一個“空穴”。因此,摻雜后空穴數(shù)目大量增加,空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式,稱為P型半導(dǎo)體。

    無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的,對外不顯電性。

    光伏

    圖3-1a:N型半導(dǎo)體

    圖3-2b:P型半導(dǎo)體

    N型半導(dǎo)體的電子是多子,空穴是少子;

    P型半導(dǎo)體的空穴是多子,電子是少子。

    二、“PN結(jié)”與“光生伏特效應(yīng)”

    PN結(jié)是由一個N型摻雜區(qū)和一個P型摻雜區(qū)緊密接觸所構(gòu)成的。在一塊完整的硅片上,用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導(dǎo)體,另一邊形成P型半導(dǎo)體,兩種半導(dǎo)體的交界面附近的區(qū)域為PN結(jié)。太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)就是一個大面積平面PN結(jié)。

    在太陽光照射到PN結(jié)上時,PN結(jié)吸收光能激發(fā)出電子和空穴,在PN結(jié)中產(chǎn)生電壓,稱為“光生伏特效應(yīng)”或簡稱“光伏效應(yīng)”。

    光伏

    圖4:光伏發(fā)電原理

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    責(zé)任編輯:蔣桂云

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