太陽能電池的工作原理

導讀：隨著全球能源日趨緊張，太陽能成為新型能源得到了大力的開發，其中我們在生活中使用最多的就是太陽能電池了。太陽能電池是以半導體材料為主，利用光電材料吸收光能后發生光電轉換，使它產生電流，那么太陽能電池的工作原理是怎么樣的呢?

太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置，它利用光電轉換原理使太陽的輻射光通過半導體物質轉變為電能的一種器件，這種光電轉換過程通常叫做“光生伏打效應”，因此，太陽能電池又稱為“光伏電池”。只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及電流，在物理學上稱為太陽能光伏，簡稱光伏。以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學效應工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。

太陽能電池是由高效晶體硅太陽能電池片、鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以及鋁合金邊框組成。太陽能電池組件是太陽能發電系統中的核心部分，是太陽能發電系統中最重要的部分;具有使用壽命長，機械抗壓外力強等特點。太陽能電池組件各部分功能如下：

鋼化玻璃----作用為保護發電主體，透光其選用要求是透光率必須高以及超白鋼化處理。

EVA---- 用來粘結固定鋼化玻璃和發電主體，透明EVA材質的優劣直接影響到組件的壽命。

電池片----主要作用就是發電，發電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片，兩者各有優劣。

背板----作用是密封、絕緣、防水。

鋁合金----保護層壓件，起一定的密封、支撐作用。

接線盒----保護整個發電系統，起到電流中轉站的作用。

硅膠----密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處。

太陽能電池工作原理的基礎，是半導體PN結的“光生伏特”效應。所謂光生伏特效應，簡單地說，就是當物體受到光照時，其體內的電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應。在氣體、液體和固體中均可產生這種效應，但在固體尤其是在半導體中，光能轉換為電能的效率特別高，因此半導體中的光電效應引起人們的格外關注，研究的最多，并發明制造出了半導體太陽能電池。

當太陽光照射PN結時，在半導體內的電子由于獲得了光能而釋放電子，相應地便產生了電子-空穴對，并在勢壘電場的作用下，電子被驅向N型區，空穴被驅向P型區，從而使N區有過剩的電子，P區有過剩的空穴;于是就在PN結的附近形成了與勢壘電場方向相反的光生電場。光生電場的一部分抵消勢壘電場，其余部分使P型區帶正電、N型區帶負電;于是就使得N區與P區之間的薄層產生的電動勢，即“光生伏打”電動勢。當接通外電路時，便有電能輸出。

這就是PN結接觸型硅太陽能電池發電的基本原理。若把幾十個、幾百個太陽能電池單體串聯、并聯起來封裝成為太陽能電池組件，在太陽光的照射下，便可獲得具有一定功率輸出的電能。

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