1樓:忘了我吧
將光子轉換為電子
計算器和人造衛星上使用的太陽能電池都是光伏電池或者模組(模組就是一組通過電路連線並封裝在一個框架內的電池)。光伏電池(photovoltaics),顧名思義(photo=光, voltaic=電),是指將太陽光轉換為電能的電池。光伏電池之前只用在太空中,而現在卻越來越普及,且使用方式也越來越普通。
它們甚至可以為您的住宅供電。這些裝置是如何工作的呢?
光伏(pv)電池由半導體材料製成,比如矽就是目前最常用的一種半導體。當光照射電池時,有一部分光會被半導體材料吸收。這意味著吸收的光能將傳給半導體。
能量會導致電子逸出,使它們可以自由流動。光伏電池中還有一個或多個電場,可以迫使由光吸收並釋放的電子以一定方向流動。電子的流動形成電流,通過在光伏電池的頂部和底部安放金屬觸點,我們可以將電流引出來,以供使用。
例如,電流可以為計算器供電。此電流以及電池電壓(由內部電場產生)決定了太陽能電池的功率(或者瓦特數)。
這是發電的基本過程,但是實際情況要複雜得多。讓我們來深入研究一個光伏電池的示例:單晶矽電池。
矽有一些特別的化學特性,尤其是它的晶體結構。矽原子含有14個電子,排列在三個不同的核外電子層中。距離原子核最近的頭兩個電子層完全填滿。
而最外層電子則處於半滿狀態,只有四個電子。矽原子始終會想方設法填滿最外面的電子層(即希望有八個電子)。為此,它會與相鄰矽原子的四個電子共享自身的電子,這就好比每個原子與周圍原子握手一樣,只是在這種情況下,每個原子有四隻手與四個鄰居相握。
這就形成了晶體結構,該結構對於這種型別的光伏電池具有重要的意義。
現在,我們已經瞭解了純晶體矽。純矽是一種效能很差的導體,因為它的電子不能像銅這樣的導體中的電子那樣自由移動。矽中的電子被全部鎖在晶體結構中。
太陽能電池中的矽結構已經過稍稍調整,以便它能作為太陽能電池來工作。
太陽能電池使用的矽混有雜質——其他原子與矽原子混在一起,這樣會稍稍改變矽的工作方式。我們通常認為雜質是某種不好的東西,但在這個例子中,如果沒有這些雜質,電池就無法工作。實際上,這些雜質是有意新增到矽中的。
考慮矽與一個位置不定的磷原子在一起的情況,也許每一百萬個矽原子配上一個磷原子。磷原子的外電子層有五個電子,而不是四個。它仍然要與矽周圍的原子結合,但從某種意義上講,磷原子有一個電子是不與任何原子握手的。
它沒有成為鍵的一部分,但是磷原子核中的正質子會使其保持在原位上。
當把能量加到純矽中時(比如以熱的形式),它會導致幾個電子脫離其共價鍵並離開原子。每有一個電子離開,就會留下一個空穴。然後,這些電子會在晶格周圍四處遊蕩,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。不過,留在純矽中的電子數量極少,因此沒有太大的用處。而將純矽與磷原子混合起來,情況就完全不同了。
此時,只需很少的能量即可使磷原子的某個「多餘」的電子逸出,因為這些電子沒有結合到共價鍵中——它們的鄰居不會將它們拉回。因此,大多數這類電子會成為自由電子,這樣,我們就得到了比純矽中多得多的自由載流子。有意新增雜質的過程被稱為摻雜,當利用磷原子摻雜時,得到的矽被成為n型(「n」表示負電),因為矽裡面有很多自由電子。
與純矽相比,n 型摻雜矽是一種效能好得多的導體。
實際上,太陽能電池只有一部分是n型。另一部分矽摻雜的是硼,硼的最外電子層只有三個而不是四個電子,這樣可得到p型矽。p型矽中沒有自由電子(「p」表示正電),但是有自由空穴。
空穴實際是電子離開造成的,因此它們帶有相反(正)的電荷。它們像電子一樣四處移動。
在將n型矽與p型矽放到一起時,有趣的情形發生了。切記,每塊光伏電池至少有一個電場。沒有電場,電池就無法工作,而此電場是在n型矽和p型矽接觸的時候形成的。
突然,n 側的自由電子(它們一直在尋找空穴來安身)看到了p側的所有空穴,然後便瘋狂地奔向空穴,將空穴填滿。
2樓:
工作原理 :太陽電池是一種對光有響應並能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種,如:
單晶矽,多晶矽, 非晶矽,砷化鎵,硒銦銅等。它們的發電原理基本相同,現已晶體矽為例描述光發電過程。 p型晶體矽經過摻雜磷可得n型矽,形成p-n結。
當光線照射太陽電池表面時,一部分光子被矽材料吸收;光子的能量傳遞給了矽原子,使電子發生了越遷,成為自由電子在p-n結兩側集聚形成了電位差,當外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的的實質是:光子能量轉換成電能的過程
3樓:望天涯
請參考別人的答案:
很準確且通俗易懂的答案。
太陽能電池的工作原理
4樓:泰和數控
太陽能電池是一對光有響應並能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種,如:單晶矽,多晶矽,非晶矽,砷化鎵,硒銦銅等。
它們的發電原理基本相同,以晶體為例描述光發電過程。p型晶體矽經過摻雜磷可得n型矽,形成p-n結。
當光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被矽材料吸收;光子的能量傳遞給了矽原子,使電子發生了越遷,成為自由電子在p-n結兩側集聚形成了電位差,當外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的實質是:光子能量轉換成電能的過程
太陽電池能量轉換的基礎是結的光生伏特效應。
當光照射到pn結上時,產生電子一空穴對,在半導體內部結附近生成的載流子沒有被複合而到達空間電荷區,受內建電場的吸引,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pn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。
此時,如果將外電路短路,則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過,這個電流稱作短路電流,另一方面,若將pn結兩端開路,則由於電子和空穴分別流入n區和p區,使n區的費米能級比p區的費米能級高,在這兩個費米能級之間就產生了電位差。可以測得這個值,並稱為開路電壓。由於此時結處於正向偏置,因此,上述短路光電流和二極體的正向電流相等,並由此可以決定電位差的值。
太陽能電池工作原理包括那三個過程
5樓:愛瑜伽愛自己
你好!太陽能是一種輻射能,它必須藉助於能量轉換器才能轉換成為電能。這種把光能轉換成電能的能量轉換器,就是太陽能電池。
太陽能電池工作原理的基礎是半導體pn結的光生伏打效應。所謂光生伏打效應就是當物體受到光照時,物體內的電荷分佈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。
這種現象,就是著名的光生伏打效應。使pn結短路,就會產生電流。
太陽能發電原理
太陽能發電系統由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220v或 110v,還需要配置逆變器。各部分的作用為:
(一)太陽能電池板:太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分,也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能,或送往蓄電池中儲存起來,或推動負載工作。
太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。
(二)太陽能控制器:太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態,並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償的功能。
其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。
(三)蓄電池:一般為鉛酸電池,小微型系統中,也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來,到需要的時候再釋放出來。
(四)逆變器:在很多場合,都需要提供220vac、110vac的交流電源。由於太陽能的直接輸出一般都是12vdc、24vdc、48vdc。
為能向220vac的電器提供電能,需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能,因此需要使用dc-ac逆變器。在某些場合,需要使用多種電壓的負載時,也要用到dc-dc逆變器,如將24vdc的電能轉換成5vdc的電能(注意,不是簡單的降壓)。
6樓:皇明光伏光熱
1.太陽能電池吸收具有一定能量的光子,激發出非平衡載流子(光生載流子)一電子一空穴對。這些電子和空穴應有足夠的壽命,在它們被分離之前不會複合消失。
2.這些電性符號相反的光生載流子在太陽能電池p-n結內建電場的作用下,電子一空穴對被分離,電子集中在一邊,空穴集中在另一邊,在p-n結兩邊產生異性電荷的積累,從而產生光生電動勢,即光生電壓。
3.在太陽能電池p-n結的兩側引出電極,並接上負載,則在外電路中即有光生電流通過,從而獲得功率輸出,這樣太陽能電池就把太陽能(或其他光能)直接轉換成了電能。
希望採納!!!!
太陽能電池的工作原理是怎樣的
7樓:安全護航
當太陽光照射p-n結時,在半導體內的電子由於獲得了光能而釋放電子,相應地便產生了電 子——空穴對,並在勢壘電場的作用下,電子被驅向型區,空穴被驅向p型區,從而使凡區有過剩的 電子,p區有過剩的空穴。於是,就在p-n結的附近形成了與勢壘電場方向相反的光生電場。
如果半導體記憶體在p—n結,則在p型和n型交介面兩邊形成勢壘電場,能將電子驅向n區,空穴驅向p區,從而使得n區有過剩的電子,p區有過剩的空穴,在p—n結附近形成與勢壘電場方向相反光的生電場。
太陽能板的工作原理是怎樣的???
8樓:hi漫海
太陽光照在半導體p-n結上,形成新的空穴-電子對,在p-n結電場的作用下,空穴由n區流向p區,電子由p區流向n區,接通電路後就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。
太陽能發電
太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式,一種是光—熱—電轉換方式,另一種是光—電直接轉換方式。
(1) 光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電,一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣,再驅動汽輪機發電。前一個過程是光—熱轉換過程;後一個過程是熱—電轉換過程。
(2) 光—電直接轉換方式是利用光電效應,將太陽輻射能直接轉換成電能,光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由於光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件,是一個半導體光電二極體,當太陽光照到光電二極體上時,光電二極體就會把太陽的光能變成電能,產生電流。當許多個電池串聯或並聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。
太陽能電池的原理是什麼,太陽能電池 的 原理的是什麼 ?
太陽光照在半導體p n結上,形成新的空穴 電子對,在p n結電場的作用下,空穴由p區流向n區,電子由n區流向p區,接通電路後就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。太陽能綠色能源 太陽能發電有兩種方式,一種是光 熱 電轉換方式,另一種是光 電直接轉換方式。p n結介紹 光電效應 媽咪說 什麼...
太陽能電池a類 b類指的是什麼,太陽能電池是什麼原理?
愛學習愛小孩 a b類指的是質量等級,主要是外觀瑕疵的控制嚴格程度不同,具體分類不同企業也會有不同規格 solar中國 太陽能電池按結晶狀態可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式 以下表示為a 兩大類,而前者又分為單結晶形和多結晶形。按材料可分為矽薄膜形 化合物半導體薄膜形和有機膜形,而化合物半導體薄膜...
太陽能電池板的功率問題,太陽能電池板的電壓與功率問題
陽夏蓉掌禾 1 從早到晚 有陽光的情況下 太陽能板的電壓一般是比較穩定的,就是說基本都是30v左右 但是輸出功率是一直變動的,早晚小,中午大 如果是 的太陽能,有可能在中午達到240w輸出。2 你這個系統屬於12v系統,但是30v 240w的太陽能板並不適合,因為這個電壓相當蓄電池來說太高了。一般來...