太阳能发电的过程

太阳能发电的过程

一般的硅太阳电池结构包括以掺杂少量硼原子的p型半导体作为基体材料，采用高温热扩散的方法，将浓度高于硼的磷掺入p型基体内形成实现能量转换的P-N结、丝网印刷电极以输出功率、等离子体化学气相沉积的SiN减反射膜以减少光学损失及钝化表面，以及同时作为电极和背面反射器的铝背场。太阳电池结区是由带正电的受主离子和带负电的施主离子组成，因此在此正负离子所在区域内，存在着一个内建电场，又称为空间电荷区。当太阳光照射到半导体时，光子所提供的能量会在半导体中激发出电子-空穴对，既可以产生在P区，也可以产生在N区，其中一部分被复合掉，另一部分则到达P-N结的空间电荷区。电子与空穴受到内建电场的影响，空穴沿电场方向移动，电子向相反方向移动，因此，光生载流子被内建电场分离，在P区聚集非平衡的光生空穴，在N区聚集非平衡的光生电子，这使P区带正电，N区带负电，从而在P-N结的两端产生光生电动势，此过程被称为光生伏打效应或光电效应。光生电动势的方向和内建电场方向相反。
用导线将此太阳电池与负载连接，形成回路，负载电阻中就会有电流流过，这个电流称工作电流，负载两端的电压称为工作电压，这样负载上便获得了电功率，实现了光能向电能的转换，这就是太阳电池的工作原理。