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光伏电池的原理是什么?

2021-12-26 21:12| 编辑:电工学习网| 查看: 832| 评论: 0

    光伏电池就是太阳能电池,它的工作原理是利用半导体材料的PN结的光生电效应。

光伏电池的原理是什么?

    太阳能电池板有两种不同的结构形式,这是因为内部的晶体结构不同。两种晶硅体的原材料本身是一样的,只是制备工艺不同,多晶硅采用的是铸锭工艺,单晶硅是在多晶硅铸锭工艺的基础上增加了,拉棒工艺是硅分子排列结构一致,从而得到了更高导电性能的硅片。因为单晶硅电池具有更高效率的光电转换率,近两年来得到了大规模的普及和应用屋顶上的太阳能光伏板。来自太阳的能量是地球上最丰富和绝对免费的能源。
    为了利用这种能量,我们需要地球上第二丰富的沙子元素的帮助。沙子必须转化成99.99999%的纯硅晶体,才能用于太阳能电池。
    要做到这一点,沙子必须经过一个复杂的净化过程。未加工的硅转化为气态硅化合物形式。然后将其与氢混合,得到高度纯化的多晶硅。这些硅料被融化铸锭以后,切割成180微米的薄片,称之为硅片。
    硅片是光伏电池的核心,当分析硅原子的结构时,正常情况下硅原子只携带有4个电子,但是硅原子在共享周边的电子以后,就形成了每个原子周围8个电子的稳固的分子形态,这些相邻的电子就像结合在一起,无法自由移动。

光伏电池的原理是什么?

    为了便于理解,考虑硅晶体的二维结构,假设有5价电子的磷原子被注入硅片中,5价电的磷原子和4价电的硅原子结合,就产生一个多余的自由电子,这种掺杂就形成了电池片的N型区。
    高度净化的太阳能电池。只用这种材料,当光线照射它们时,电子将获得光子能量并可以自由移动,然而电子的这种运动是随机的,它不会导致任何电流通过负载。要使电子流单向流动,就需要一个驱动力,PN结是一种简单实用的产生动力的方法。
    与N型掺杂类似,如果在硅片中注入3价电子的硼原子,3价电的硼原子与4价电的硅原子结合,就会形成一个空穴区,也就是说它再吸附1个电子,这种掺杂形成了电池片的P型区。
    如果这两种掺杂的材料结合在一起,一些电子将从N端迁移到P区域,填补那里的空穴,这样就形成了那里没有自由电子和空穴的耗尽区。
    由于电子迁移,N侧边界略带正电荷,P侧边界带负电荷。在这些电荷之间肯定会形成一个电场,这个电场产生必要的驱动力。当光线照射到PN结,电池的末端区域穿透并达到耗尽区域。这个光子能量足以在耗尽区产生电子空穴对,耗尽区中的电场将电子和空穴逐出耗尽区。
    电子在N区和空穴P区的浓度变得如此之高,以至于它们之间会产生电位差。一旦连接了这些区域之间的任何负载,电子就会开始流过负载,电子在完成他们的路径后与P区的空穴区重新结合。这样太阳能电池就可以连续地提供直流电。

光伏电池的原理是什么?

    在实际的太阳能电池中,可把这些串联起来,连接起来的电池与另一个电池总并联,你就得到了太阳能电池板,一个光伏电池只产生0.5左右的电压,电池组的串联和并联组合,将电流和电压值增加到一个可用范围。
    ★光伏板产生的直流,通过蓄电瓶存储电的能,经过逆变器转换成交流电,就可以进入380伏的低压电网,用户可以选择优先自用或全额上网两种电费结算方式。

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