太陽(yáng)能電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí)，就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。

當(dāng)光照射到pn結(jié)上時(shí)，產(chǎn)生電子--空穴對(duì)，在半導(dǎo)體內(nèi)部P-N結(jié)附近生成的載流子沒(méi)有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū)，受內(nèi)部電場(chǎng)的吸引，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，結(jié)果使n區(qū)儲(chǔ)存了過(guò)剩的電子，p區(qū)有過(guò)剩的空穴。它們?cè)趐-n結(jié)附近形成與勢(shì)壘方向相反的光生電場(chǎng)。光生電場(chǎng)除了部分抵消勢(shì)壘電場(chǎng)的作用外，還使p區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這就是光生伏特效應(yīng)。

當(dāng)把能量加到純硅中時(shí)（比如以熱的形式），它會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)電子脫離其共價(jià)鍵并離開(kāi)原子。每有一個(gè)電子離開(kāi)，就會(huì)留下一個(gè)空穴。然后，這些電子會(huì)在晶格周圍四處游蕩，尋找另一個(gè)空穴來(lái)安身。這些電子被稱為自由載流子，它們可以運(yùn)載電流。將純硅與磷原子混合起來(lái)，只需很少的能量即可使磷原子(最外層五個(gè)電子)的某個(gè)“多余”的電子逸出，當(dāng)利用磷原子摻雜時(shí)，得到的硅被成為N型（“n”表示負(fù)電），太陽(yáng)能電池只有一部分是N型。另一部分硅摻雜的是硼，硼的最外電子層只有三個(gè)而不是四個(gè)電子，這樣可得到P型硅。P型硅中沒(méi)有自由電子

太陽(yáng)能電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí)，就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。

當(dāng)光照射到pn結(jié)上時(shí)，產(chǎn)生電子--空穴對(duì)，在半導(dǎo)體內(nèi)部P-N結(jié)附近生成的載流子沒(méi)有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū)，受內(nèi)部電場(chǎng)的吸引，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，結(jié)果使n區(qū)儲(chǔ)存了過(guò)剩的電子，p區(qū)有過(guò)剩的空穴。它們?cè)趐-n結(jié)附近形成與勢(shì)壘方向相反的光生電場(chǎng)。光生電場(chǎng)除了部分抵消勢(shì)壘電場(chǎng)的作用外，還使p區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這就是光生伏特效應(yīng)。

當(dāng)把能量加到純硅中時(shí)（比如以熱的形式），它會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)電子脫離其共價(jià)鍵并離開(kāi)原子。每有一個(gè)電子離開(kāi)，就會(huì)留下一個(gè)空穴。然后，這些電子會(huì)在晶格周圍四處游蕩，尋找另一個(gè)空穴來(lái)安身。這些電子被稱為自由載流子，它們可以運(yùn)載電流。將純硅與磷原子混合起來(lái)，只需很少的能量即可使磷原子(最外層五個(gè)電子)的某個(gè)“多余”的電子逸出，當(dāng)利用磷原子摻雜時(shí)，得到的硅被成為N型（“n”表示負(fù)電），太陽(yáng)能電池只有一部分是N型。另一部分硅摻雜的是硼，硼的最外電子層只有三個(gè)而不是四個(gè)電子，這樣可得到P型硅。P型硅中沒(méi)有自由電子

數(shù)據(jù)顯示2012年，我國(guó)太陽(yáng)能電池繼續(xù)保持產(chǎn)量和性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力愈益增強(qiáng)。

隨著太陽(yáng)能電池行業(yè)的不斷發(fā)展，內(nèi)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也在不斷加劇，大型太陽(yáng)能電池企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)企業(yè)愈來(lái)愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境和產(chǎn)品購(gòu)買者的深入研究。正因?yàn)槿绱耍淮笈鷩?guó)內(nèi)優(yōu)秀的太陽(yáng)能電池品牌迅速崛起，逐漸成為太陽(yáng)能電池行業(yè)中的翹楚[1]。

術(shù)語(yǔ)“光生伏特（Photovoltaics）”來(lái)源于希臘語(yǔ)，意思是光、伏特和電氣的，來(lái)源于意大利物理學(xué)家亞歷山德羅·伏特的名字，在亞歷山德羅·伏特以后“伏特”便作為電壓的單位使用。

太陽(yáng)能電池

太陽(yáng)能電池(18張)

以太陽(yáng)能發(fā)展的歷史來(lái)說(shuō)，光照射到材料上所引起的“光起電力”行為，早在19世紀(jì)的時(shí)候就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了。

1839年，光生伏特效應(yīng)第一次由法國(guó)物理學(xué)家A.E.Becquerel發(fā)現(xiàn)。1849年術(shù)語(yǔ)“光－伏”才出現(xiàn)在英語(yǔ)中。

1883年第一塊太陽(yáng)電池由CharlesFritts制備成功。Charles用硒半導(dǎo)體上覆上一層極薄的金層形成半導(dǎo)體金屬結(jié)，器件只有1%的效率。

到了20世紀(jì)30年代，照相機(jī)的曝光計(jì)廣泛地使用光起電力行為原理。

1946年RussellOhl申請(qǐng)了現(xiàn)代太陽(yáng)電池的制造專利。

到了20世紀(jì)50年代，隨著半導(dǎo)體物性的逐漸了解，以及加工技術(shù)的進(jìn)步，1954年當(dāng)美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室在用半導(dǎo)體做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在硅中摻入一定量的雜質(zhì)后對(duì)光更加敏感這一現(xiàn)象后，第一個(gè)太陽(yáng)能電池在1954年誕生在貝爾實(shí)驗(yàn)室。太陽(yáng)電池技術(shù)的時(shí)代終于到來(lái)。

自20世紀(jì)58年代起，美國(guó)發(fā)射的人造衛(wèi)星就已經(jīng)利用太陽(yáng)能電池作為能量的來(lái)源。

20世紀(jì)70年代能源危機(jī)時(shí)，讓世界各國(guó)察覺(jué)到能源開(kāi)發(fā)的重要性。

1973年發(fā)生了石油危機(jī)，人們開(kāi)始把太陽(yáng)能電池的應(yīng)用轉(zhuǎn)移到一般的民生用途上。

在美國(guó)、日本和以色列等國(guó)家，已經(jīng)大量使用太陽(yáng)能裝置，更朝商業(yè)化的目標(biāo)前進(jìn)。

在這些國(guó)家中，美國(guó)于1983年在加州建立世界上最大的太陽(yáng)能電廠，它的發(fā)電量可以高達(dá)16百萬(wàn)瓦特。南非、博茨瓦納、納米比亞和非洲南部的其他國(guó)家也設(shè)立專案，鼓勵(lì)偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村地區(qū)安裝低成本的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)。

而推行太陽(yáng)能發(fā)電最積極的國(guó)家首推日本。1994年日本實(shí)施補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)辦法，推廣每戶3,000瓦特的“市電并聯(lián)型太陽(yáng)光電能系統(tǒng)”。在第一年，政府補(bǔ)助49%的經(jīng)費(fèi)，以后的補(bǔ)助再逐年遞減。“市電并聯(lián)型太陽(yáng)光電能系統(tǒng)”是在日照充足的時(shí)候，由太陽(yáng)能電池提供電能給自家的負(fù)載用，若有多余的電力則另行儲(chǔ)存。當(dāng)發(fā)電量不足或者不發(fā)電的時(shí)候，所需要的電力再由電力公司提供。到了1996年，日本有2,600戶裝置太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，裝設(shè)總?cè)萘恳呀?jīng)有8百萬(wàn)瓦特。一年后，已經(jīng)有9,400戶裝置，裝設(shè)的總?cè)萘恳策_(dá)到了32百萬(wàn)瓦特。隨著環(huán)保意識(shí)的高漲和政府補(bǔ)助金的制度，預(yù)估日本住家用太陽(yáng)能電池的需求量，也會(huì)急速增加。

在中國(guó)，太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)亦得到政府的大力鼓勵(lì)和資助。2009年3月，財(cái)政部宣布擬對(duì)太陽(yáng)能光電建筑等大型太陽(yáng)能工程進(jìn)行補(bǔ)貼