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一小块太阳能电池板为什么遇到阳光就可以发电?原理是什么?

2022-11-06 08:21:44 1394

摘要:太阳能发电属于清洁能源,可能是未来人类的主要能源之一,而太阳能电池板作为当今太阳能的主要发电形式,正在我们的生活中慢慢普及。例如计算器上的一块很小的太阳能电池板。很多人会好奇,这样一块小板为什么遇到阳光就可以发电,它的工作原理是什么呢?计算...

太阳能发电属于清洁能源,可能是未来人类的主要能源之一,而太阳能电池板作为当今太阳能的主要发电形式,正在我们的生活中慢慢普及。例如计算器上的一块很小的太阳能电池板。很多人会好奇,这样一块小板为什么遇到阳光就可以发电,它的工作原理是什么呢?


计算器上的一块很小的太阳能电池板

最常用的太阳能电池类型是基于晶圆的晶体硅制成的薄膜太阳能电池,当阳光照到太阳能电池板时,太阳能电池产生光伏效应,将太阳光的能量转化为电能。


光伏效应是由埃德蒙-贝克勒尔于1839年首次发现的。他发现把铂金电极上覆盖着薄薄的氯化银并浸泡在电解质溶液中,在光的照射下产生了电流。他表明电流不是由热引起的,而是由于光的作用形成的,这是第一个关于光伏效应的报告。

后来,在1873年,威洛比-史密斯等人证实了硒的光伏现象。1883年,弗里茨制造了一个硒光电池,其中在硒上粘合了一层薄金膜。 转换效率只有1%。 这一发明在20世纪60年代之前一直作为光学传感器被广泛使用,例如在相机曝光过程中。


而光电效应是由海因里希-赫兹在1887年发现的。光电效应拓展了光伏效应,为理论化奠定了基础。原理实质上是因为,光具有粒子性,当光照射到面板时,光粒子会冲击硅晶体,使硅的共价键断裂,从而激发出电子。


1954年,贝尔实验室的Calvin Fuller团队开发出带有硅的太阳能电池。 转换效率为6%,这是目前太阳能电池的原型。

现代商业化的太阳能电池板的转换效率从15%到30%不等。但面板的效率仍然低于 "单一太阳能电池 "的效率。 这是因为太阳能电池之间有一个 间隙,而这个间隙并不发电。所以如何提升太阳能电池板的发电效率,仍然是现在科学家需要思考的问题之一。

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