太阳能电池:工作原理及结构(附图)

什么是太阳能电池?

一个太阳能电池（也称为光伏电池或PV电池）定义为将光能转换为的电气设备电能通过光伏作用。太阳能电池基本上是pn结二极管。太阳能电池是光电池的一种形式，定义为一种设备的电气特性-例如当前的,电压,或电阻- 暴露在光线时变化。

单个太阳能电池可以组合成组件，通常称为太阳能电池板。普通单结硅太阳能电池可以产生大约0.5 ~ 0.6伏的最大开路电压。这本身不算多，但请记住这些太阳能电池很小。当组合成一个大型太阳能电池板时，可以产生相当数量的可再生能源。

太阳能电池的构造

太阳能电池基本上是连接点二极管尽管它的结构与传统的P-N结二极管有点不同。一层非常薄的p型半导体是生长在相对较厚的n型半导体。然后我们应用一些更精细的电极在p型半导体层的顶部。

这些电极不阻碍光线到达p型薄层。就在p型层下面有一个pn结。我们还在n型层的底部提供一个电流收集电极。我们用薄玻璃封装整个组件以保护太阳能电池从任何机械冲击。

太阳能电池的工作原理

当光线到达pn结，光光子可以很容易地通过非常薄的p型层进入结。以光子形式存在的光能为结提供了足够的能量，从而产生了大量的电子-空穴对。入射光打破了结的热平衡条件。耗尽区中的自由电子可以很快地到达结的n型边。

类似地，耗尽中的孔可以快速地达到结的p型侧。一旦，新创建的游离电子来到N型侧，由于结的屏障电位，不能进一步交叉。

同样地，新形成的空穴一旦到达p型边就不能再穿过结，形成与结相同的势垒势。当一端即结的n型边的电子浓度越来越高，而另一端即结的p型边的空穴浓度越来越高时，p-n结的行为就像一个小电池。建立了一个电压，称为光电压。如果我们在结上接一个小负载，就会有微小的电流流过它。

光伏电池的V-I特性

用于太阳能电池的材料

用于此目的的材料的带隙必须接近1.5ev。常用的材料有-

1. 硅。
2. GaAs。
3. 集团。
4. 翠雀₂

用于太阳能电池的材料标准

1. 带隙必须在1ev到1.8ev之间。
2. 它必须具有高光学吸收。
3. 它必须具有高导电性。
4. 原材料必须充足且成本低廉。

太阳能电池的优点

1. 没有与之相关的污染。
2. 它一定能持续很长时间。
3. 没有维护成本。

太阳能电池的缺点

1. 安装成本高。
2. 效率低。
3. 在阴天期间，不能产生的能量，并且在晚上我们不会得到太阳能。

太阳能发电系统的使用

1. 它可用于对电池充电。
2. 用于测光表。
3. 它被用来给计算器和手表充电。
4. 它可以用于航天器提供电能。

结论:虽然太阳能电池它有一些缺点，但预计缺点将克服随着技术的进步，因为技术的进步，太阳能板的成本，以及安装成本，将降低，以便每个人都可以努力安装系统。此外，政府非常重视太阳能，所以几年后，我们可能会期望每个家庭，也每个电力系统是由太阳能或可再生能源供电。