太陽能光伏發(fā)電原理

　　太陽能光伏組件是利用半導(dǎo)體光伏效應(yīng)制成的一種能將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換器件。1954 年貝爾實驗室用單晶硅材料制成了第一只具有實用價值的太陽能光伏組件。經(jīng)過科技發(fā)展，制作工藝的不斷進(jìn)步，使得太陽能光伏組件在材料、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用等方面都得到了很大的進(jìn)步。

　　2.1 太陽能光伏陣列發(fā)電原理

　　太陽能光伏組件工作原理是由于半導(dǎo)體發(fā)生了光生伏打的效應(yīng)，所謂光生伏打效應(yīng)是指半導(dǎo)體由于吸收光子而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象，是當(dāng)半導(dǎo)體受到光照時，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)硅的最外層電子吸收光子后成為自由電子，由于空穴與自由電子總是成對出現(xiàn)的，所以在電子原來的地方留出一個帶正電的空位稱之為空穴。在 P 型半導(dǎo)體與 N 型半導(dǎo)體的交界處由于電子和空穴的擴(kuò)散形成 PN 結(jié)，在 PN 結(jié)的兩側(cè)形成自建電場，又稱勢壘電場。當(dāng) PN 結(jié)受到太陽光照射時，在勢壘電場的作用下，載流子會發(fā)生擴(kuò)散，自由電子擴(kuò)散到 N 型區(qū)，空穴則擴(kuò)散到 P型區(qū)，從而使 N 型區(qū)有過剩的電子，P 型區(qū)有過剩的空穴，形成了光生電場。在 P 型區(qū)與 N 型區(qū)之間的薄層感應(yīng)出電動勢，即光生伏打電動勢，接通負(fù)載后便有電能輸出。

　　太陽能電池工作原理如圖 2.1 所示，當(dāng)具有適當(dāng)太陽光照射半導(dǎo)體時，半導(dǎo)體中的電子向 N 型區(qū)擴(kuò)散，空穴向 P 型區(qū)體擴(kuò)散，負(fù)電荷聚集于 N 型半導(dǎo)體的一端，正電荷聚集于 P 型半導(dǎo)體的一端。假如用導(dǎo)線連接半導(dǎo)體的兩端，就會有電荷的流動從而產(chǎn)生電能。