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深入了解太阳能板工作概念

时间:2019-07-03 16:12:55 来源:

随着经济的发展和社会的进步,人们对能源的要求越来越高。寻找新能源已成为人类面临的紧迫问题。现有的电能有四个主要来源,即火电,水电,核电和风电。太阳能发电是指在不需要热处理的情况下直接发电的方式。它包括光伏发电,光化学发电,光感应发电和光生电发电,太阳能板如何工作?
在物理学中,太阳能基于光伏效应,其中两种不同的材料紧密接触以在被光或其他辐射能量撞击时产生电压。在太阳能中这些材料属于称为半导体的类别 - 既不是导体也不是允许电子在某些条件下流动的电绝缘体。
当光子将电子与材料分离时,太阳能电池板会发电。事实上,太阳能电池板由一系列较小的单元组成,称为光伏电池,实际上将太阳能转换为电能。
典型的太阳能电池板还包括金属框架,玻璃外壳和各种布线,以允许电流从硅电池流出。由于太阳能电池板产生直流电,因此还需要逆变器在家中将直流电转换为交流电,半导体类型倾向于拾取小的正电荷,而N型半导体具有负电荷。通常半导体材料掺杂有杂质,使得它们更容易供应或接受电子,因为诸如硅或锗的晶体通常不允许电子从原子自由移动。这非常类似于电池的一个电极相对于另一个电极的负电压。
半导体可以是两种类型中的一种:P和N.每个太阳能电池将这些半导体中的两个夹在中间,一个是P型而另一个是N型(看起来像电池)。电子可以从一侧自由地传递到另一侧,但不能在相反的方向上传递。
想象一座山 - 电子很容易从山上(到N侧)下来,但不能爬上它(到P侧)。当通过消耗从入射光接收的能量将电子升高到激发态时,会发生这种情况。如果它不是形成结的材料,则自由电子最终会回落到基态。并且因为电子仅允许在单一方向上流动 - 从N到P  - 光伏效应产生直流电。该电流与电池的电压一起限定了太阳能电池可以产生的功率(或瓦特数)。 具有足够能量的每个光子通常释放电子,形成“空穴”。然后电场将电子移动到N侧,并将空穴移动到P侧。

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