太阳能电池的工作原理

太阳能电池为什么太阳一照就能发电呢？这是一堆沙子，沙子与碳在2000°C的高温下进行反应，就能获得原料硅，然后原料硅与氢进行混合，就能得到高纯度的多晶硅。这些硅定被重新塑造，然后进行切割，就能得到纯度为99.99%的硅晶片。硅晶片是制造太阳能电池的核心。硅的外层有4个电子，它会跟其他硅原子共享电子，从而达到8个电子的稳定结构。处于稳定结构的电子是不能自由移动的。为了使电子能够自由移动，我们可以对硅晶片进行掺杂。首先往硅晶片掺杂磷元素，由于磷元素外层有5个电子，和硅原子结合时会多出来一个电子，这也被称为N型半导体。当N型半导体被太阳照射时，电子将获得光子能量并自由移动，但是这种电子是随机移动的，它不会导致任何电流通过负载灯泡。怎么解决这个问题呢？我们在准备一块。黑晶片这次我们往硅晶片内掺杂硼元素，硼元素最外层只有3个电子，与硅原子结合时会缺少一个电子，从而产生一个空穴，其他的自由电子可以填充这个空穴，这也被称为P型半导体。现在我们将N型和P型半导体结合在一起，一些自由电子就会从N型半导体移动到P型半导体，填充P型半导体的空穴。这样在没有自由电子和空穴的地方就型成了耗尽区，从而使得N型半导体的边界带少量正电荷，而P型半导体的边界带少量负电荷，产生一个内键电场。当光线照射到PN结上时，光子能量会导致耗尽区的共价键被电离，从而产生很多的电子和空学对。在内建电场的作用下，电子会向N型半导体移动，而空学则会向P型半导体移动。随着N型和P型半导体的电子和空学越来越多，就会在N型半导体和P型半导体之间产生非常大的电位。一旦我们在半导体之间连接上负载，电子就会开始在负载中流动，并来到P型半导体填充里面的空穴，这样一来，太阳能电池就能不断的提供直流电了。但是实际的太阳能电池P型半导体是非绸厚的，但是掺杂很少，这样可以提高电池的性能。因为这种设计会导致P安型半导体之间的耗尽层非常大，这意味着当太阳光照射时，电子和空学产生的面积比之前的情况要大得多，这会导致产生更多的电流。另外，由于N型半导体设计的很薄，光子的能量可以更多更快的到达耗尽层，同样可以产生更多的电流。现实中，太阳能板的每一行是通过串联的方式进行连接的，然后每一行再通过并联组成每一列。如果仔细观察，你会发现太阳能电池板有两种不同的外观，这是因为使用不同材料导致的，一种是多晶硅，另外一种是单晶硅。单晶硅其实就是在多晶硅的基础上提。出来的，它也是制造芯片使用的原材料，具有更高的导电性，但是单晶硅更昂贵，因此单晶硅太阳能电池并没有被广泛使用。

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