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染料敏化太陽能電池的工作原理 試述太陽能電池的工作原理

生活百科光生

太陽能電池工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏特效應 。所謂光生伏打效應就是當物體受到光照時，物體內的電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應 。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，就會在PN結的兩邊出現電壓，叫做光生電壓 。
原理簡介
:當光照射到pn結上時，產生電子--空穴對，在半導體內部P-N結附近生成的載流子沒有被復合而到達空間電荷區，受內部電場的吸引，電子流入n區，空穴流入p區，結果使n區儲存了過剩的電子，p區有過剩的空穴 。它們在p-n結附近形成與勢壘方向相反的光生電場 。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使p區帶正電，N區帶負電，在N區和P區之間的薄層就產生電動勢，這就是光生伏特效應 。
【染料敏化太陽能電池的工作原理 試述太陽能電池的工作原理】當把能量加到純硅中時（比如以熱的形式），它會導致幾個電子脫離其共價鍵并離開原子 。每有一個電子離開，就會留下一個空穴 。然后，這些電子會在晶格周圍四處游蕩，尋找另一個空穴來安身 。這些電子被稱為自由載流子，它們可以運載電流 。將純硅與磷原子混合起來， 只需很少的能量即可使磷原子(最外層五個電子)的某個“多余”的電子逸出，當利用磷原子摻雜時，得到的硅被成為N型（“n”表示負電），太陽能電池只有一部分是N型 。另一部分硅摻雜的是硼，硼的最外電子層只有三個而不是四個電子，這樣可得到P型硅 。
電池組件
太陽能電池組件構成及各部分功能——
1）鋼化玻璃其作用為保護發電主體（如電池片），透光其選用是有要求的： 1.透光率必須高（一般91%以上）；2.超白鋼化處理 。
2）EVA用來粘結固定鋼化玻璃和發電主體（如電池片），透明EVA材質的優劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的EVA易老化發黃，從而影響組件的透光率，從而影響組件的發電質量除了EVA本身的質量外，組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的，如EVA膠連度不達標，EVA與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠，都會引起EVA提早老化，影響組件壽命 。主要粘結封裝發電主體和背板 。
3）電池片主要作用就是發電，發電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片，兩者各有優劣 。晶體硅太陽能電池片,設備成本相對較低，光電轉換效率也高，在室外陽光下發電比較適宜，但消耗及電池片成本很高；薄膜太陽能電池，消耗和電池成本很低，弱光效應非常好，在普通燈光下也能發電，但相對設備成本較高，光電轉化效率相對晶體硅電池片一半多點，如計算器上的太陽能電池 。

4）背板作用，密封、絕緣、防水（一般都用TPT、TPE等材質必須耐老化，大部分組件廠家都是質保25年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒問題，關鍵就在與背板和硅膠是否能達到要求 。）
5）鋁合金保護層壓件，起一定的密封、支撐作用 。
6）接線盒保護整個發電系統，起到電流中轉站的作用，如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串，防止燒壞整個系統接，線盒中最關鍵的是二極管的選用，根據組件內電池片的類型不同，對應的二極管也不相同 。
7）硅膠密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處有些公司使用雙面膠條、泡棉來替代硅膠，國內普遍使用硅膠，工藝簡單，方便，易操作，而且成本很低 。
基本特性
太陽能電池的基本特性有太陽能電池的極性、太陽電池的性能參數、太陽能電環保電池的伏安特性三個基本特性 。具體解釋如下
1、太陽能電池的極性
硅太陽能電池的一般制成P+/N型結構或N+/P型結構，P+和N+，表示太陽能電池正面光照層半導體材料的導電類型;N和P，表示太陽能電池背面襯底半導體材料的導電類型 。太陽能電池的電性能與制造電池所用半導體材料的特性有關 。

2、太陽電池的性能參數
太陽電池的性能參數由開路電壓、短路電流、最大輸出功率、填充因子、轉換效率等組成 。這些參數是衡量太陽能電池性能好壞的標志 。
3　太陽能電池的伏安特性
P-N結太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層 。當電池暴露于太陽光譜時，能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻 。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg，小于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉 。因此，在太陽能電池的設計和制造過程中，必須考慮這部分熱量對電池穩定性、壽命等的影響 。

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