你知道太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理嗎？本文通過(guò)文字和視頻介紹了晶體硅太陽(yáng)能電池的發(fā)電原理。屬于科普水平，很好理解。
首先，我們來(lái)看一個(gè)視頻，向你解釋光伏發(fā)電的原理。
特別說(shuō)明:這個(gè)視頻是國(guó)外的視頻，有些內(nèi)容，比如光伏模塊的大小，單個(gè)電池的容量，每個(gè)模塊的電池?cái)?shù)量，都和我們常見(jiàn)的情況不一樣。
太陽(yáng)能電池發(fā)電原理。
1.n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體。
具有晶體結(jié)構(gòu)的完全純半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體，原子間形成共價(jià)鍵，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子叫做價(jià)電子。
圖1:本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖。
獲得一定的能量(升溫或光照)后，價(jià)電子可以脫離原子核成為自由電子(帶負(fù)電荷)，同時(shí)在共價(jià)鍵中留下空位，稱為空穴(帶正電荷)，如圖1-4所示。自由電子和空穴稱為載流子，本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)量很少，所以導(dǎo)電性很差。圖2:價(jià)電子被激發(fā)形成自由電子和空穴。
雜質(zhì)半導(dǎo)體是通過(guò)在本征半導(dǎo)體中摻雜少量雜質(zhì)(一些元素)而形成的，可以大大增強(qiáng)其導(dǎo)電性。
加入五價(jià)磷取代硅原子，磷原子外層的五個(gè)外層電子中有四個(gè)與周圍的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，多出來(lái)的一個(gè)電子幾乎沒(méi)有束縛，很容易變成自由電子。因此，摻雜后自由電子的數(shù)量大大增加，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。
加入三價(jià)硼取代硅原子，當(dāng)硼原子外層的三個(gè)外電子與周圍的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“空穴”。因此，摻雜后空穴的數(shù)量大大增加，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。
N型和P型半導(dǎo)體都是中性的，不向外界顯示電。
圖3-1a:N型半導(dǎo)體圖3-2b:P型半導(dǎo)體。
N型半導(dǎo)體的電子是多重態(tài)，空穴是少數(shù)載流子。
P型半導(dǎo)體的空穴是多重態(tài)，電子是少數(shù)載流子。
第二，“PN結(jié)”和“光伏效應(yīng)”。
PN結(jié)由緊密接觸的n型摻雜區(qū)和p型摻雜區(qū)組成。在一個(gè)完整的硅片上，通過(guò)不同的摻雜工藝在一側(cè)形成N型半導(dǎo)體，在另一側(cè)形成P型半導(dǎo)體，兩種半導(dǎo)體界面附近的區(qū)域?yàn)镻N結(jié)。太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)是大面積平面PN結(jié)。
陽(yáng)光照射在PN結(jié)上，PN結(jié)吸收光能，激發(fā)電子和空穴，在PN結(jié)中產(chǎn)生電壓，簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”或“光伏效應(yīng)”。
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