· 太陽能電池：工作原理和結構（包括圖表）

 
太陽能 3.0：這項新技術可以改變一切

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什麼是太陽能電池？

太陽能電池（也稱為光伏電池或PV電池）被定義為透過光伏效應將光能轉換為電能的電氣設備。太陽能電池基本上是一個 pn 結二極管。太陽能電池是光電電池的一種形式，被定義為一種器件，其電氣特性（例如電流、電壓或電阻）在暴露於光時會發生變化。

單個太陽能電池可以組合形成，通常稱為太陽能電池板的模組。普通的單結矽太陽能電池，可以產生大約 0.5 到 0.6 伏的最大開路電壓。就其本身而言，這並不多 —— 但請記住，這些太陽能電池很小。當組合成一個大型太陽能電池板時，可以產生大量的可再生能源。

太陽能電池的建造 

太陽能電池基本上是一個結型二極管，儘管它的結構與傳統的 pn 結型二極管略有不同。在相對較厚的 n 型半導體上生長一層非常薄的 p 型半導體。然後我們在 p 型半導體層的頂部應用一些更精細的電極。

這些電極不會阻礙光線到達薄 p 型層。就在 p 型層下方有一個 pn 結。我們還在 n 型層的底部提供了一個集流電極。我們用薄玻璃封裝整個組件，以保護太陽能電池免受任何機械衝擊。

太陽能電池的工作原理

當光到達 pn 結時，光子可以很容易地通過非常薄的 p 型層進入該結。光子形式的光能為結提供足夠的能量，以產生許多電子-空穴對。入射光打破了結的熱平衡條件。耗盡區中的自由電子，可以快速到達結的 n 型側。類似地，耗盡區中的空穴可以很快到達結的 p 型側。一旦新產生的自由電子來到 n 型側，由於結的勢壘勢能，不能進一步越過結。

同樣，新產生的空穴一旦到達 p 型側，就不能進一步越過結，成為與結相同的勢壘電位。隨著電子濃度在一側（即結的 n 型側）變得更高，而空穴在另一側（即結的 p 型側）的濃度變得更高，pn 結將表現得像一個小電池。設置了稱為光電壓的電壓。如果我們在結上連接一個小負載，就會有微小的電流流過它。

VI 光伏電池的特性

用於太陽能電池的材料

用於此目的的材料必須具有接近 1.5ev 的帶隙。常用的材料有——

1. 矽。
2. 砷化鎵。
3. 碲化鎘。
4. 銅銦硒2

用於太陽能電池的材料標準

1. 必須有從 1ev 到 1.8ev 的帶隙。
2. 它必須具有高光吸收。
3. 它必須具有高導電性。
4. 原材料必須充足，材料成本必須低。

太陽能電池的優點

1. 沒有與之相關的污染。
2. 它必須持續很長時間。
3. 無維護費用。

太陽能電池的缺點

1. 它的安裝成本很高。
2. 它的效率很低。
3. 陰天不能發電，晚上也得不到太陽能。

太陽能發電系統的用途

1. 它可以用來給電池充電。
2. 用於測光錶。
3. 它用於為計算器和手錶供電。
4. 它可用於航天器提供電能。

結論：雖然太陽能電池有一些缺點，但隨著技術的進步，這些缺點有望被克服，隨著技術的進步，太陽能板的成本以及安裝成本都會降低，讓大家努力安裝系統。此外，政府非常重視太陽能，所以幾年後我們可能會期望每個家庭和每個電力系統都由太陽能或可再生能源供電。

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