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光伏太陽能電池的原材料主要是硅。Si的外層有4個電子。當(dāng)Si不含其他雜質(zhì)時,Si外層的4個電子與周圍的Si電子形成4對共價鍵,所以沒有自由電子。
P的外層有5個電子。當(dāng)Si摻雜P時,每個P原子周圍都會多出一個自由電子。這種半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。B的外層有3個電子。當(dāng)Si摻雜B時,每個硼原子周圍都會形成一個空穴。這種半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體。
當(dāng)P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體結(jié)合時,N型半導(dǎo)體中的自由電子會擴(kuò)散到P型半導(dǎo)體中。因此,在中間耗盡層,N型半導(dǎo)體失去電子帶正電,P型半導(dǎo)體獲得電子帶。負(fù)電形成內(nèi)置電場。
當(dāng)陽光照射到光伏電池時,光子被激發(fā)以產(chǎn)生電子。電子在內(nèi)置電場的電場力的作用下移動到N區(qū),形成電位差。因此,連接外電路后,電子會從外電路返回到P區(qū),形成電流。這就是光伏電池的發(fā)電原理。