太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理

　　太陽(yáng)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(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換器件。1954 年貝爾實(shí)驗(yàn)室用單晶硅材料制成了第一只具有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能光伏陣列發(fā)電原理

　　太陽(yáng)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(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，是當(dāng)半導(dǎo)體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)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(duì)出現(xiàn)的，所以在電子原來的地方留出一個(gè)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(chǎng)，又稱勢(shì)壘電場(chǎng)。當(dāng) PN 結(jié)受到太陽(yáng)光照射時(shí)，在勢(shì)壘電場(chǎng)的作用下，載流子會(huì)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(chǎng)。在 P 型區(qū)與 N 型區(qū)之間的薄層感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，即光生伏打電動(dòng)勢(shì)，接通負(fù)載后便有電能輸出。

　　太陽(yáng)能電池工作原理如圖 2.1 所示，當(dāng)具有適當(dāng)太陽(yáng)光照射半導(dǎo)體時(shí)，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(huì)有電荷的流動(dòng)從而產(chǎn)生電能。