太陽能電池板的工作原理

隨著經濟的發展、社會的進步，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能源成為當前人類面臨的迫切課題。現有電力能源的來源主要有4種，即火電、水電、核電和風力發電，太陽能光發電是指無需通過熱過程直接將光能轉變為電能的發電方式。 它包括光伏發電、光化學發電、光感應發電和光生物發電。那太陽能電池板究竟是如何工作的呢?

在物理學方面，太陽能是基於光伏效應，其中兩種不同的材料緊密接觸在受到光或其他輻射能量撞擊時產生電壓。在太陽能中，這些材料屬於稱為半導體的類別 - 既不是導體也不是允許電子在某些條件下流動的電絕緣體。太陽能行業中最常用的半導體是矽。
當光子將電子從材料中分離出來時，太陽能電池板會發電。實際上，太陽能電池板由一系列稱為光伏電池的較小單元組成，這些單元實際上將太陽能轉換為電能。典型的太陽能電池板還包括金屬框架，玻璃外殼和各種佈線，以允許電流從矽電池流出。由於太陽能電池板產生的是直流電，因此還需要一台逆變器把直流電變成家中使用交流電力，型半導體傾向於拾取小的正電荷，而N型的半導體具有負電荷。通常，半導體材料摻雜有雜質，使得它們更容易供給或接受電子，因為諸如矽或鍺的晶體通常不允許電子從原子自由移動。這與電池的一個電極相對於另一個電極的負電壓非常相似。

半導體可以是兩種類型中的一種：P和N.每個太陽能電池將這些半導體中的兩個夾在中間，一層是P型，一層是N型(看起來很像電池)。 電子可以自由地從一側穿過另一側，但不是相反的方向。想像一座小山 - 電子很容易從山上下來(到N側)，但不能爬到它(到P側)。當通過消耗從入射光接收的能量將電子提升到激發態時，會發生這種情況。如果不是形成結的材料，自由電子最終會回落到基態。並且因為電子僅允許在單一方向上流動 - 從N型到P型 - 光伏效應產生直流電。該電流與電池的電壓一起定義了太陽能電池可以產生的功率(或瓦特數)。 每個具有足夠能量的光子通常會釋放一個電子，從而形成一個“洞”。然後電場將使電子遷移到N側，並使空穴遷移到P側。