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機械社區

標題: 太陽能板是如何將光能轉變成電能的？ [打印本頁]

作者: 我從崖邊跌落 時間: 2022-3-14 15:33
標題: 太陽能板是如何將光能轉變成電能的？

為什么太陽能電池板可以吸收太陽光并將太陽光轉換成電能呢？

太陽以波的形式發出能量，這些波的波長范圍很廣，從紫外線到可見光到紅外線。

紫外線波長范圍：150~400nm；

可見光波長范圍：400~760nm；

紅外線波長范圍：760~4000 n m

太陽能電池的活性部分是由半導體材料制成，通常是硅（Si）。

半導體是指在常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料，一般情況下，無法良好導電，但在某些條件下具有很好的導電性。

上圖，我們可以看到太陽能電池板內部的半導體通常分為三層：

薄的頂層：包含硅（Si）和極少量的磷（P），磷帶的電子比硅多，為頂層提供了充足的電子，這些可以自由移動的電子使頂層的材料具有了導電性。因此，頂層也稱為負型或n型。
薄的底層包含硅（Si）和硼（B）等元素，硼帶的電子比硅少，使底層可以自由移動的電子比較少，這些缺少的電子可以描述為有效正電荷。因此，底層被稱為正型或P型。
較厚的中間層只有很少的電子，使其導電性很差。
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太陽能電池板吸收的光波波長范圍通常在350~1140nm，只有這部分的光能被太陽能電池板的中間層所吸收，從上面太陽光波長范圍可見，太陽能電池板吸收的這部分光包括可見光、紫外線的長波部分和紅外線的短波部分。

紫外線波長太短，他們一般都會停留在太陽能電池板的表面。

紅外線波長太長，太陽能電池板無法吸收這部分的光能，這部分光一般會穿過整個板子或者被反射回去。

太陽能電池板吸收的這部分光能將電子從硅原子上擊落，使電子處于游離狀態，而電子之前所在的位置會產生一個空的電子穴。

這個電子穴帶正電荷，也稱為“空穴”，游離狀態的電子會向頂部移動并到達頂部的n型層，空穴同樣會像底部移動并到達底部的p型層。

只要陽光照射到太陽能電池板上，上面描述的情況就會持續產生，就會產生大量游離的電子和空穴，電子向頂層移動，空穴向底層移動，就形成了電極，電子的流動就產生的電流。

一個太陽能電池板產生的電流可以轉換成數瓦的功率，這可能對一個計算器或者手機充電器是夠用了，但是如果要運行一臺一千瓦的烤面包機那是遠遠不夠的。

因此，太陽能電池板都是幾個太陽能電池連接在一起形成的，一般情況下都是32個相連接。對于一個家庭來說，可能需要好幾個太陽能電池板才能提供足夠的電能。

對于太陽能電池板來說，未來的發展所面臨的挑戰也是很嚴峻的：

如何提高太陽光轉換為電能的效率；
怎樣降低它的生產成本，使其更廣泛的應用到我們的生活中；
怎樣更好的儲存太陽光轉換的電能，為夜間更好的服務。

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希望像太陽能電池板這種更綠色環保的新型產品能更多的應用到我們的實際生活中。

作者: sgxap666 時間: 2022-3-14 15:37
生產這玩意污染好像就比較惱火的，老外不愿意生產

作者: swicome 時間: 2022-3-14 16:33
多謝樓主分享

作者: 闊闊噠 時間: 2022-3-15 09:48
感謝樓主分享

作者: 遠祥 時間: 2022-3-16 16:13
學習了，感謝分享！

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