太阳能转化:光伏发电系统的工作原理

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太阳能转化:光伏发电系统的工作原理

  1. 光子吸收:当太阳光照射到光伏电池(太阳能电池)表面时,光伏材料内部的光子(即太阳光的能量单元)被半导体材料吸收。

  2. 电荷载子产生:吸收光能的结果造成半导体内部电子(负电荷)获得能量,从价带激发到导带,留下空穴(正电荷)。这个过程产生了大量的电子-空穴对。

  3. 电场分离:在光伏电池内部,为了防止这些电子和空穴立即重组,通常在半导体材料之间制造一个内置电场(PN结)。这个电场可以将电子和空穴分离,电子会被推向N型半导体,而空穴会被推向P型半导体。

  4. 电路形成:当电子和空穴在电场的作用下被分离后,半导体两侧的电势差使得产生的电流能够流动。如果外部电路连接,这些电子将会通过外部电路从电池的N型侧流向P型侧,在流动过程中可以做功,比如驱动电器设备。

  5. 输出功率:经由外部电路流动的电子形成的电流和半导体材料两侧的电势差(电压)相乘,就得到了光伏电池的输出功率。

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