太阳能电池的工作原理是怎样的

太阳能电池的基本原理是什么？~

【工作原理】
太阳能电池工作原理的基础，是半导体PN结的“光生伏特”效应。所谓光生伏特效应，简单地说，就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。在气体、液体和固体中均可产生这种效应，但在固体尤其是在半导体中，光能转换为电能的效率特别高，因此半导体中的光电效应引起人们的格外关注，研究的最多，并发明制造出了半导体太阳能电池。
　　 当太阳光照射PN结时，在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子，相应地便产生了电子-空穴对，并在势垒电场的作用下，电子被驱向N型区，空穴被驱向P型区，从而使N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴;于是就在PN结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。光生电场的一部分抵消势垒电场，其余部分使P型区带正电、N型区带负电;于是就使得N区与P区之间的薄层产生的电动势，即“光生伏打”电动势。当接通外电路时，便有电能输出。
　　这就是PN结接触型硅太阳能电池发电的基本原理。若把几十个、几百个太阳能电池单体串联、并联起来封装成为太阳能电池组件，在太阳光的照射下，便可获得具有一定功率输出的电能。

【太阳能电池的分类】
太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式（以下表示为a-）两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。
按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形（a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等）、ⅢV族（GaAs,InP等）、ⅡⅥ族（Cds系）和磷化锌 (Zn 3 p 2 ）等。
太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池，其中硅太阳能电池是发展最成熟的，在应用中居主导地位。

原理：
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
光—热—电转换：
光—热—电转换方式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—电转换过程，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。
一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。
光—电直接转换：
太阳能电池发电是根据特定材料的光电性质制成的。黑体(如太阳)辐射出不同波长(对应于不同频率)的电磁波， 如红外线、紫外线、可见光等等。
当这些射线照射在不同导体或半导体上，光子与导体或半导体中的自由电子作用产生电流。射线的波长越短，频率越高，所具有的能量就越高，例如紫外线所具有的能量要远远高于红外线。
但是并非所有波长的射线的能量都能转化为电能，值得注意的是光电效应于射线的强度大小无关，只有频率达到或超越可产生光电效应的阈值时，电流才能产生。
能够使半导体产生光电效应的光的最大波长同该半导体的禁带宽度相关，譬如晶体硅的禁带宽度在室温下约为1.155eV，因此必须波长小于1100nm的光线才可以使晶体硅产生光电效应。
太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。
其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。对于太阳电池来说最重要的参数是转换效率，在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.6%，CdTe薄膜电池效率达16.7%，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1%
太阳电池是一种可以将能量转换的光电元件，其基本构造是运用P型与N型半导体接合而成的。半导体最基本的材料是“硅”，它是不导电的，但如果在半导体中掺入不同的杂质，就可以做成P型与N型半导体，再利用P型半导体有个空穴(P型半导体少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷)。
与N型半导体多了一个自由电子的电位差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空穴均会受到内建电位的影响，分别被N型及P型半导体吸引，而聚集在两端。此时外部如果用电极连接起来，形成一个回路，这就是太阳电池发电的原理。
简单的说，太阳光电的发电原理，是利用太阳电池吸收0.4μm～1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式。

扩展资料：

太阳能电池的基本特性有太阳能电池的极性、太阳电池的性能参数、太阳能电环保电池的伏安特性三个基本特性。具体解释如下
1、太阳能电池的极性
硅太阳能电池的一般制成P+/N型结构或N+/P型结构，P+和N+，表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型;N和P，表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。
2、太阳电池的性能参数
太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。
3　太阳能电池的伏安特性
P-N结太阳能电池包含一个形成于表面的浅P-N结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。
当电池暴露于太阳光谱时，能量小于禁带宽度Eg的光子对电池输出并无贡献。能量大于禁带宽度Eg的光子才会对电池输出贡献能量Eg，小于Eg的能量则会以热的形式消耗掉。因此，在太阳能电池的设计和制造过程中，必须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。
参考资料：百度百科-----太阳能电池

当太阳光照射p－n结时，在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子，相应地便产生了电　子——空穴对，并在势垒电场的作用下，电子被驱向型区，空穴被驱向P型区，从而使凡区有过剩的　电子，P区有过剩的空穴。于是，就在p－n结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。　

如果半导体内存在P—N结，则在P型和N型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向N区，空穴驱向P区，从而使得N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在P—N结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。

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莱法赛福： 太阳能电池发电原理: 太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件.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,现已晶体硅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. 当光线照射太阳电池表面时,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.这个过程的的实质是:光子能量转换成电能的过程.

靖西县18995367077： 有谁能详细的告诉我太阳能电池原理 - ？
莱法赛福： 光电效应原理:由德国物理学家赫兹于1887年发现,为爱因斯坦所提出理论解释. 光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应.前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应.后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应.太阳能电池就是基于光伏效应而制作的一种半导体器件,可以直接将太阳能光照转换成电能,无任何机械部件

靖西县18995367077： 大家好啊,请问大家,太阳能电池的工作原理是怎样的? - ？
莱法赛福： 太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴-电子对,在p-n结电场的作用下,空穴由n区流向p区,电子由p区流向n区,接通电路后就形成电流.这就是光电效应太阳能电池的工作原理. 一、太阳能发电方式太阳能发电有两种方式,一种是光—热...

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莱法赛福： 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置.以光电效应工作的菁膜式太阳能电池为主流,而以光化学效应工作的式太阳能电池则还处于萌芽阶段.太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴由-电子对.在p-n结电场...

靖西县18995367077： 太阳能原理是什么了?？
莱法赛福： 【光伏网 http://www.solarpvsources.cn/Chain/Chain61121557.html】太阳能是人类取之不尽用之不竭的能源,同时也是清洁能源,其本身不会产生任何环境污染.在太阳能的有效利用当中,大阳能光电转换利用是近些年来发展最快、最具活力的...

靖西县18995367077： 太阳能电池的发电原理是什么?？
莱法赛福： 太阳能电池上有PN结,当有较强的光照射它时,会吸收光子,产生电子与空穴对.电子空穴对被内建的电场分离,在PN结两端产生电势. 这时用导线将PN结连起来,就可以形成电流了

靖西县18995367077： 太阳能电池是怎样工作的 - ？
莱法赛福： 太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,其将高纯度的半导体材料加入一些不纯物使其呈现不同的性质,如加入硼可形成 P 型半导体,加入磷可形成 N 型半导体,PN 两型半导体相结合后,当太阳光入射时,产生电子与电洞,有电流通过时,则产生电力.