為什么太陽能電池板可以吸收太陽光并將太陽光轉(zhuǎn)換成電能呢,? $ Q9 l5 t P& Q1 ~( M9 q
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太陽以波的形式發(fā)出能量,,這些波的波長范圍很廣,,從紫外線到可見光到紅外線,。 * J0 S' o/ J2 P/ U1 H8 ^
紫外線波長范圍:150~400nm,; 可見光波長范圍:400~760nm,; 紅外線波長范圍:760~4000 n m
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太陽能電池的活性部分是由半導(dǎo)體材料制成,通常是硅(Si),。
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半導(dǎo)體是指在常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料,,一般情況下,無法良好導(dǎo)電,,但在某些條件下具有很好的導(dǎo)電性,。 - ~ J W) P! b ]% _
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上圖,我們可以看到太陽能電池板內(nèi)部的半導(dǎo)體通常分為三層: + R# R1 B$ s% x' C( `! [- V# V
薄的頂層:包含硅(Si)和極少量的磷(P),,磷帶的電子比硅多,,為頂層提供了充足的電子,這些可以自由移動的電子使頂層的材料具有了導(dǎo)電性,。因此,,頂層也稱為負(fù)型或n型。 薄的底層包含硅(Si)和硼(B)等元素,,硼帶的電子比硅少,,使底層可以自由移動的電子比較少,這些缺少的電子可以描述為有效正電荷。因此,,底層被稱為正型或P型,。 較厚的中間層只有很少的電子,使其導(dǎo)電性很差,。 6 B6 q2 j/ |6 N$ P; J
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太陽能電池板吸收的光波波長范圍通常在350~1140nm,,只有這部分的光能被太陽能電池板的中間層所吸收,從上面太陽光波長范圍可見,,太陽能電池板吸收的這部分光包括可見光,、紫外線的長波部分和紅外線的短波部分。
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紫外線波長太短,,他們一般都會停留在太陽能電池板的表面,。 ( b7 n' b9 c3 r
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紅外線波長太長,太陽能電池板無法吸收這部分的光能,,這部分光一般會穿過整個(gè)板子或者被反射回去,。
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太陽能電池板吸收的這部分光能將電子從硅原子上擊落,使電子處于游離狀態(tài),,而電子之前所在的位置會產(chǎn)生一個(gè)空的電子穴,。
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這個(gè)電子穴帶正電荷,也稱為“空穴”,,游離狀態(tài)的電子會向頂部移動并到達(dá)頂部的n型層,,空穴同樣會像底部移動并到達(dá)底部的p型層。
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只要陽光照射到太陽能電池板上,,上面描述的情況就會持續(xù)產(chǎn)生,,就會產(chǎn)生大量游離的電子和空穴,電子向頂層移動,,空穴向底層移動,,就形成了電極,電子的流動就產(chǎn)生的電流,。
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一個(gè)太陽能電池板產(chǎn)生的電流可以轉(zhuǎn)換成數(shù)瓦的功率,,這可能對一個(gè)計(jì)算器或者手機(jī)充電器是夠用了,但是如果要運(yùn)行一臺一千瓦的烤面包機(jī)那是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,。 1 `7 R. I. b2 K" e
因此,,太陽能電池板都是幾個(gè)太陽能電池連接在一起形成的,一般情況下都是32個(gè)相連接,。對于一個(gè)家庭來說,,可能需要好幾個(gè)太陽能電池板才能提供足夠的電能。 # B y; ~/ U( U0 X. ]. _9 W! w/ N" Z
對于太陽能電池板來說,,未來的發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)也是很嚴(yán)峻的:
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如何提高太陽光轉(zhuǎn)換為電能的效率; 怎樣降低它的生產(chǎn)成本,使其更廣泛的應(yīng)用到我們的生活中,; 怎樣更好的儲存太陽光轉(zhuǎn)換的電能,,為夜間更好的服務(wù)。 9 I8 n% [6 W7 Q- o4 v# Y$ H2 W
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希望像太陽能電池板這種更綠色環(huán)保的新型產(chǎn)品能更多的應(yīng)用到我們的實(shí)際生活中,。
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