半导体如何发电?

半导体如何发电?,第1张

首先得了解光生伏特效应,其效应是利用PN结而发电的。具体原理如下:P型,掺杂铝、硼、嫁等三价元素,成为空穴型半导体,性质为最外层有三个电子,与硅形成共价键,易得到一个电子。N型,掺杂磷、锑、砷等五价元素,成为电子型半导体,性质为最外层有五个电子,与硅形成共价键,易失去一个电子。当P-N结同时存在时,而N型的电子浓度大,向P型一侧移动,造成电子在P型材料富集,表现负电荷;同样,P型的空穴浓度大,向N型一侧移动,造成空穴在N型材料富集,表现正电荷;这样内建电场就形成。在P-N结的内建电场作用下,N区在太阳能电池受光面时,P区的电子向N区运动,即受光面积累大量电子;P区在电池背光面,N区的空穴向P区运动,积累大量空穴。在电池受光、背光两面引出金属电极,并用互连带连接负载,用电表就能检测到有电流在负载上通过。

这叫光伏效应。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。当光线照射半导体表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。这个原理多应用于太阳能电池里。

在光的照射下,半导体能产生电流,这叫光电效应。能产生光电效应的材料有许多种,像单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、砸铟铜等,它们的发电原理基本相同。现以硅晶体为例来了解光发电过程。P型硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P—N结。当光线照射半导体表面时,一部分光子被桂材料吸收,其能量传递给了硅原子,使硅原子的电子发生了跃迁,成为自由电子,在P一N结两侧集聚,形成了电位差。这时接上外部电路,在该电压的作用下,将有电流流过外部电路,产生一定的输出功率。这个过程的实质就是光子能量转换成电能的过程。


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