太阳电池的原理

mideas

在1930年代发现，电解质电池照光时电流将会增加，证明了光生电流的现象，一直到1954年第一个硅製的太阳电池终於被製造出来，当时的效率只有6%。     太阳电池的发电原理，可以用一构造最简单的单晶硅太阳电池来说明。所谓的单晶硅，就是指硅原子与硅原子间按照顺序规则的排列。我们知道，硅(Si)的原子序为14，其电子组态为1s2 2s2 2p6 3s2 3p2，其中内层的10个电子(1s2 2s2 2p6 )，被原子核紧密的束缚著，而外层的4个电子(3s2 3p2 )受到原子核的束缚较小，如果得到足够的能量，则可使其脱离原子核的束缚而成为自由电子，硅原子外层的这四个电子又称为价电子，而硅的晶体结构是属於钻石晶体结构(diamond crystal structure)，每个硅原子与邻近的四个硅原子形成共价键，如果我们在纯硅之中掺入三价的杂质原子，例如硼原子(B)，此三价的杂质原子，将取代硅原子的位置，因为硼原子只有三个价电子可与邻近的硅原子形成共价键，所以在硼原子的周围会產生一个空缺，可供电子填补，此一可填补电子的空缺即称为电洞。电洞在电学中可视为一可移动且带正电的载子(carrier)，因为电洞可以接受一个电子，所以掺入的三价杂质原子又称为受体(acceptor)，而一个掺入三价杂质的半导体，即称为p型半导体。
    同理，如果我们在纯硅之中掺入五价的杂质原子，例如磷原子(P)，此五价的杂质原子，将取代硅原子的位置，因为磷原子具有五个价电子，其中的四个价电子分别与邻近的四个硅原子形成共价键，而多出一个自由电子，该电子为一带负电的载子，因为五价的杂质原子可提供一个自由电子，故称此五价的杂质原子为施体(donor)，而掺了施体的半导体称为n型半导体。
. B- g1 f2 o; ?+ C$ S  Q7 m1 E    一般太阳电池是以掺杂少量硼原子的p型半导体当作基板(substrate)，然后再用高温热扩散的方法，把浓度略高於硼的磷掺入p型基板内，如此即可形成一p-n接面，而p-n接面是由带正电的施体离子与带负电的受体离子所组成，在该正、负离子所在的区域内，存在著一个内建电位(built-in potential)，此内建的电位，可驱赶在此区域中的可移动载子，故此区域称之为空乏区(depletion region)。当太阳光照射到一p-n结构的半导体时，光子所提供的能量可能会把半导体中的电子激发出来，產生电子-电洞对，电子与电洞均会受到内建电位的影响，电洞往电场的方向移动，而电子则往相反的方向移动。如果我们用导线将此太阳电池与一负载(load)连接起来，形成一个迴路(loop)，就会有电流流过负载，这就是太阳电池发电的原理。

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kaigoal

有没有更详细的，比如太阳电池的开路电压短路电流的详细推导过程？

99chun

多谢，总算对太阳能有了初步理解

nothingyi

哪儿有成品？

nothingyi

哪儿有成品？

lkcy23

有没有更详细的