太阳能光伏发电原理

物质吸收光能产生电动势的现象，称为光生伏打效应。这种现象在液体和固体物质中都会发生。但是，只有固体，尤其是半导体P—N结器件在太阳光照射下的光电转换效率较高。利用光生伏打效应原理制成晶体硅太阳能电池，可将太阳的光能直接转换成为电能，称为光一电转换，即太阳能光伏发电。

太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池，又称光伏电池，是太阳能光伏发电系统的基础和核心器件。当太阳光(或其他光)照射到太阳能电池上时，太阳能电池吸收光能，产生光生电子一空穴对。在电池内建电场作用下，光生电子和空穴分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有了“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就直接变成了可以使用的电能。

太阳能转换成为电能的过程主要包括3个步骤，即：

(1)太阳能电池吸收一定能量的光子后，半导体内产生电子一空穴对，称为“光生载流子”，两者的电性相反，电子带负电，空穴带正电。

(2)电性相反的光生载流子被半导体P—N结所产生的静电场分离开。

(3)光生载流子电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极收集，并在外电路中产生电流，从而获得电能。