太阳能电池的工作原理

来源：电子产品世界时间：2021-12-26 06:47:54

导读：随着全球能源日趋紧张，太阳能成为新型能源得到了大力的开发，其中我们在生活中使用最多的就是太阳能电池了。太阳能电池是以半导体材料为主，利用光电材料吸收光能后发生光电转换，使它产生电流，那么太阳能电池的工作原理是怎么样的呢?

1.太阳能电池的工作原理—简介

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，它利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此，太阳能电池又称为“光伏电池”。只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流，在物理学上称为太阳能光伏，简称光伏。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。

2.太阳能电池的工作原理—结构及功能

太阳能电池是由高效晶体硅太阳能电池片、钢化玻璃、EVA、透明TPT背板以及铝合金边框组成。太阳能电池组件是太阳能发电系统中的核心部分，是太阳能发电系统中最重要的部分;具有使用寿命长，机械抗压外力强等特点。太阳能电池组件各部分功能如下：

钢化玻璃----作用为保护发电主体，透光其选用要求是透光率必须高以及超白钢化处理。

EVA---- 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体，透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命。

电池片----主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。

背板----作用是密封、绝缘、防水。

铝合金----保护层压件，起一定的密封、支撑作用。

接线盒----保护整个发电系统，起到电流中转站的作用。

硅胶----密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。

3.太阳能电池的工作原理

太阳能电池工作原理的基础，是半导体PN结的“光生伏特”效应。所谓光生伏特效应，简单地说，就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。在气体、液体和固体中均可产生这种效应，但在固体尤其是在半导体中，光能转换为电能的效率特别高，因此半导体中的光电效应引起人们的格外关注，研究的最多，并发明制造出了半导体太阳能电池。

当太阳光照射PN结时，在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子，相应地便产生了电子-空穴对，并在势垒电场的作用下，电子被驱向N型区，空穴被驱向P型区，从而使N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴;于是就在PN结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。光生电场的一部分抵消势垒电场，其余部分使P型区带正电、N型区带负电;于是就使得N区与P区之间的薄层产生的电动势，即“光生伏打”电动势。当接通外电路时，便有电能输出。

这就是PN结接触型硅太阳能电池发电的基本原理。若把几十个、几百个太阳能电池单体串联、并联起来封装成为太阳能电池组件，在太阳光的照射下，便可获得具有一定功率输出的电能。

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