取之不尽的太阳能：太阳能发电与太阳能电池

4.太阳能发电与太阳能电池

太阳能发电简单来说就是直接将太阳能转化成电能，并将电能存储在电容器中，以备使用。那么，你知道太阳能电池是如何发电的吗？

（1）太阳能电池的发电原理

太阳能发电

太阳能发电装置

太阳能电池是通过光电效应或光化学效应直接把光能转化成电能的装置。能产生光伏效应的材料有许多种，如单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、铜铟硒等。

它们的发电原理基本相同，现在我们以晶体为例简单描述一下光发电过程。

P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳能电池表面时，其中一部分光被电池表面反射掉，其余部分被硅材料吸收。

被吸收光子将能量传递给硅原子，使电子发生了越迁成为自由电子，在P-N结两侧集聚形成电位差。当外部接通电路时，在该电压作用下，外部电路将会有电流流过，并产生一定输出功率。这个过程就是光子能量转换成电能的过程。

硅

（2）晶体硅太阳能电池的制作过程“硅”是我们地球上储藏最丰富的材料之一。19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性，自此以后它几乎改变了一切，甚至改变了人类的思维。(www.xing528.com)

20世纪末，在我们的生活中，“硅”几乎随时伴随我们左右，例如晶体硅太阳能电池，它是近15年来形成的产业化最快的太阳能电池。

吸收太阳光的模板

它的生产大致可经过五个步骤：

①提纯过程；②拉棒过程；③切片过程；④制电池过程；

⑤封装过程。

科学小知识

太阳能电池与雪崩效应

在传统太阳能电池中，一个光子只能释放出一个电子，无数被释放的自由电子保证了电池的正常产电工作。太阳能电池的效率与自由电子的数量成正比。

然而，在一些半导体纳米晶体材料中，一个光子可以释放出两到三个电子，这也就是所谓的“雪崩效应”。