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太阳电池工作原理 |
| 以硅太阳电池为例，硅是一种半导体，它的导电能力介于导体与绝缘体之间，在绝对零度（-273.15℃）时 |
| 是绝缘体，但在常温下能够导电，而且随温度升高，导电能力增大。实验发现，光照射会使半导体的这种导电 |
| 现象更显著。硅原子的外层有四个电子，它们在加热或光线照射等外来能量的激发下，其中一部分能够摆脱原 |
| 子核的束缚而成为“自由电子”。与此同时，在它原来的地方留下了空位——“空穴”。这种加热或光照的外 |
| 来能量，只要大于或等于原子核对外层电子的约束能量时，就会发生这种现象。通常产生的“自由电子”和 |
| “空穴”的数量是相等的。如果在硅中掺入少量的硼、铝、镓等三价元素，它们会俘获一部分电子，则硅中的 |
| 电子就比原来少了，成为空穴型半导体，或者叫p型半导体。如果掺入的是少量的磷、砷、锑等五价元素，由 |
| 于它们释放了一部分电子，则硅中的电子比原来的多了，便成为电子型半导体，或者叫n型半导体。掺入杂质 |
| 后的硅在吸收光线以后所产生的自由电子与空穴（或者叫做“电子-空穴”对）数目大大增加，半导体的导电 |
| 能力也就大大提高。 |
| 如果把p型半导体和n型半导体紧密地结合起来，或者在一块半导体中由于掺杂不同，一边做成p型半导体， |
| 另一边做成n型半导体，由于电子和空穴的互扩散作用，便形成了p-n结，并在结的两边形成了由n型区指向p型 |
| 区的内建电场。当光照射时，这些已掺入少量三价或五价元素的硅半导体，内部产生了许多电子-空穴对，在内 |
| 建电场的作用下，电子向n型区移动，空穴向p型区移动，这样，n型区有很多电子，p型区有很多空穴，在p-n结 |
| 附近就形成了与内建电场方向相反的光生电场，它的一部分抵消了内建电场，其余部分则使p区带正电，n区带 |
| 负电，于是在n区与p区之间产生了光生伏特电动势。这种现象就叫做“光生伏特效应”。 |
| 太阳电池正是应用了光生伏特效应原理，采用硅、砷化镓、硫化镉等为原料，掺入适量的杂质，经过严密 |
| 的工艺制成的。如果在电池两端接上负载，则被结所分开的电子和空穴，通过太阳电池表面的栅线汇集，在外 |
| 电路产生光生电流。 |
