太阳能发电原理

太阳能发电原理 太阳能发电的原理有哪些，如何更好利用？

太阳能发电是现在最环保的一种发电方式，其应用是十分广泛的，其原理主要有以下三种，以下就是太阳能发电的一些技术原理等情况。

一、光生伏特效应假设光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被接纳，具有足够能量的光子可以在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激起，致使发作电子－空穴对。

界面层临近的电子和空穴在复合之前，将经由空间电荷的电场结果被相互分别。

电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。

经由界面层的电荷分别，将在P区和N区之间发作一个向外的可测试的电压。

此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。

对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。

经由光照在界面层发作的电子－空穴对越多，电流越大。

界面层接纳的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中组成的电流也越大。

二、光—热—电转换方式发电通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。

前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—动再转换成电最终转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。

三、光—电方式发电该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。

太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。

当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。

太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。

太阳能电池，太阳能飞机，太阳能汽车，这些都是通过阳光转换为电的，但具体是一个怎样的过程呢？下面用几张图片带你揭秘太阳能发电的原理。

跟半导体有关 硅真是一个好东西，计算机、IT离不开它，太阳能发电也离不开它。

硅原子的最外层有4个电子，这是不完美的结构，要想发不离8，硅原子的最外层迫切需要达到8个电子，为此，它们不得不抱团取暖，互相借力，当很多硅原子在一起时，每个硅原子共享相邻的4个硅原子的4个电子，同时也把自身最外层的4个电子共享出去，如此，它们组成了稳定的硅晶体。

硅晶体化学性质非常稳定。

在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。

硅晶体是不良导体，因为它没有无所事事的自由电子，现在，我们就来改造它。

磷原子（P）的最外层有5个电子，把磷原子掺杂进硅晶体，那么硅晶体显然就多出了一个自由电子。

磷原子拿出4个电子与相邻4个硅原子共享后，还剩余一个电子，它是自由的。

硅晶体中无数的硅原子被磷原子取而代之，就多出了很多的自由电子，于是，它就导电了。

此时，我们已经做成了一个半导体，它的名字叫“N型半导体”，为了让你一辈子都能记住N型半导体的由来，你可以把“N”想象成一个百无聊奈的自由电子在走“N”字型闲逛。

以上，是掺杂有5个最外层电子的磷原子，那么，假如掺杂的是最外层只有3个电子的铝（AI）呢？ 掺杂铝原子后，显然，就缺少了一个电子了，这就像一个没有被填满的洞，我们叫它“空穴”。

硅晶体掺杂诸如铝、硼这样的三价原子后，就制成了另一种半导体，叫做“P型半导体”，为了记住它，我们可以把“P”想象成一个需要电子去填充的空穴。

P型半导体也是导电的，这是因为，施加外电场后，P型半导体中的电子会逆电场方向依次填补空穴，同时呢，空穴也就沿电场方向移动，于是，电流产生了。

PN结 说了半天的N型半导体和P型半导体，它俩有啥用？非常有用，如果你把它俩对接在一起的话。

如果一块半导体晶体的一侧是N型半导体，另一侧是P型半导体，那么中间相连的接触面就叫PN结。

PN结是许多电子元件，例如二极管、各种晶体管的物质基础。

而晶体管被认为是现代历史上最伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术，汽车和电话等发明相提并论。

现在我们已经知道，在N型半导体中，自由电子的浓度很高，而在P型半导体中，空穴的浓度很高。

根据扩散的原理，物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。

所以，在PN结中，会有很多自由电子从N型半导体中扩散到P型半导体中，带来的结果是，本来N型半导体是电中性的，不带电，但因为失去一部分电子后，就带正电了。

而在P型半导体中，因为很多自由电子跑过来，填满了不少空穴，导致空穴浓度降低了，本来P型半导体也是电中性的，现在多出了很多电子，所以带上了负电。

PN结中，一侧带上正电，一侧带上负电，于是就在接触面形成了一个内部的电场。

阳光是怎么发电的？ 说完了PN结，和PN结里面的内电场，现在，我们终于可以进入正题--阳光是怎么变成电流的？ 在光电效应中，我们知道，一定频率以上的光可以从金属中打出电子。

这告诉我们，光的能量是可以作用在电子上。

当太阳光照射到一般的半导体上时，会产生电子与空穴对，即，阳光在半导体中产生一个自由电子时，就会同时产生一个空穴，因为电子在阳光能量的作用下离开本该待的位置，成为自由电子时，那个位置必然缺乏一个电子，空穴就产生了。

不过，在一般的半导体中，阳光产生的自由电子和空穴很快就结合在一起了，自由电子和空穴的生命周期很短。

但是在PN结半导体中，就不同了。

因为PN结中有内电场，当太阳光在PN结中产生电子和空穴对时，电子会在内电场的作用下，向N型半导体中移动，同理，空穴向P型半导体中移动。

此时，如果PN结两端接通导线，就可以产生电流了。

以上，就是太阳能发电的原理。

下图为示意图：