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,?
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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,。 7 N" b6 E2 c( Z) t; K$ u+ p
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,。
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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:
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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。 ( C: D% K$ p$ ^
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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,。 : I" \0 h6 a7 z: s5 V# Q4 {
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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,。 4 v# f* ^0 c9 f/ I
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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)生一個空的電子穴,。 7 p+ A9 S9 F, T" Y1 l2 @; i5 k
這個電子穴帶正電荷,,也稱為“空穴”,游離狀態(tài)的電子會向頂部移動并到達頂部的n型層,,空穴同樣會像底部移動并到達底部的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。 & r" z9 l; Z; j" \0 E& B' a
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一個太陽能電池板產(chǎn)生的電流可以轉(zhuǎn)換成數(shù)瓦的功率,,這可能對一個計算器或者手機充電器是夠用了,,但是如果要運行一臺一千瓦的烤面包機那是遠遠不夠的。
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因此,,太陽能電池板都是幾個太陽能電池連接在一起形成的,,一般情況下都是32個相連接。對于一個家庭來說,,可能需要好幾個太陽能電池板才能提供足夠的電能,。
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對于太陽能電池板來說,,未來的發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)也是很嚴峻的: - j& N. Q- N. d2 F) Y5 ?
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),。 ; Z6 ^! j) F4 ?$ a" n* U# A
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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)用到我們的實際生活中,。 ' l' k0 A6 M& ~# ^4 V
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