太阳能电池的工作原理,perc太阳能电池原理

太阳能电池板的原理？

自1883 年美国科学家 Charies Fritts 制造了第一块太阳能电池板至今，太阳能电池器件已经发展了三代，其光电转换效率有了明显的提高。太阳能电池板中具有将光能转换为电能功能的原件叫做太阳能电池，一块太阳能电池板中包含多块太阳能电池，太阳能电池通过对光产生响应，从而将光能转换成电力。常见的 p-i-n 太阳能电池原理在于活性层吸收光子后半导体里面产生光生载流子（电子、空穴），并且在内建电场的驱动下定向流动。

如下图所示 ，太阳能电池的工作原理主要分为三步：首先吸光活性层吸收光子并产生激子（或自由电荷，偶极子）；其次是激子在选择收集层界面分离成电荷载流子（电子、空穴）；最后是载流子流经外电路并被负载消耗。当前，晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的太阳能电池板板材料，其市场占有率在90%以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料，单晶硅太阳能的光电转换效率最高的达到24%。

光伏电池的原理是什么？

光伏电池的原理是什么？★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。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。

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。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。

太阳能发电板的工作原理是什么？

太阳能板的工作原理是什么？★太阳能板是由一个个一定尺寸小的单元组成，被称为太阳能电池片。最常见的太阳能电池片是用硅材料制作的，一个硅材料太阳能电池片有两层不同的硅。N型硅中的电子有盈余，而P型硅则有额外的位置来存储电子，称作空穴。在这2种硅的交界处，电子可以越过P/N结，在一侧产生一个正电荷，在另外一侧产生一个负电荷。

我们可以把光想象成一束从太阳射出的“微粒流”，这些微粒流叫做“光子”，当其中一粒光子以足够的能量击中太阳能电池片，它可以从化学键中敲出一个电子，留下一个空穴，从而使得带负电的电子和带正电的空穴可以自由移动。但是，由于P/N结处的电场，它们两者之间仅仅只能单向移动，电子被拉向N侧，而空穴则被拽向P侧，这些可以移动的电子接着被电池片正面的细小金属探针收集，此时从这里开始，它们会通过外电路再回到背面的导电铝片之前，对外做电功，并产生电流。

电子是太阳能电池片中唯一移动的部分，这个过程中没有损耗或者消耗，因此太阳能电池片可以正常使用数十年之久。另外，每一个硅太阳能电池片能对外输出大约5瓦，但是聪明的人们把它按一定规律串联成模块，这样就可以得到更多的通过太阳能产生的电能量了。太阳能发电属于清洁能源，只要有太阳即可正常工作。取之不尽用之不竭。