太陽能電池原理

1、光—熱—電轉換方式

光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前一個過程是光—熱轉換過程；后一個過程是熱—電轉換過程，與普通的火力發電一樣，太陽能熱發電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5——10倍。一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20——25億美元，平均1千瓦的投資為2000——2500美元。因此，目前只能小規模地應用于特殊的場合，而大規模利用在經濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。

2、光—電直接轉換方式

光—電直接轉換方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產生電流。當許多個電池串聯或并聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。

太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優點。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發電、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其他電源無法比擬的。

太陽能電池發電的原理

太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應。能產生光電效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發電原理基本相同。現以硅為例說明。

帶正電荷硅原子旁邊圍繞著四個帶負電荷的電子。可以通過向硅晶體中摻入其他的雜質，如硼、磷等來改變其特性。當摻入硼時，因為硼原子周圍只有3個電子，所以硅晶體中就會存在著一個空穴，這個空穴因為沒有電子而變得很不穩定，容易吸收電子而中和，形成N型半導體。當摻入磷原子時，因為磷原子有五個電子，所以就會有一個電子變得非常活躍，形成P型半導體。N型半導體中含有較多的空穴，而P型半導體中含有較多的電子，這樣，當P型和N型半導體結合在一起時，就會在接觸面形成電勢差，這就是PN結。當光線照射太陽能電池表面時，PN結中的N型半導體的空穴往P型區移動，而P型區中的電子往N型區移動，從而在PN結兩側集聚形成電位差。當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程就是光子能量轉換成電能的過程。