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太阳能原理

光生伏打效应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PN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。太阳能的能量转换器是太阳能电池，又称光伏电池，是太阳能系统的基础和核心器件。太阳能转换成为电能的过程主要包括3个步骤：

(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”，两者的电极性相反，电子带负电，空穴带正电。

(2)电极性相反的光生载流子被半导体PN结所产生的静电场分离开。

(3)光生载流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。

的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。

我国有非常丰富的太阳能资源。太阳能资源与太阳的辐射、经纬度和云量直接有关。阳能资源随着时间和地点的变化而产生改变，一年四季每时每刻都不一样。由于太阳光入射角度的倾斜和在到达地面前必须穿过很厚的大气层，纬度越高，太阳能资源越着。我国拥有最好太阳能资源的地方是西藏、青海、甘肃和宁夏等（可参看太阳能资源分布图），在这些地区，年日照时间都在2200小时以上，是非常有利用价值的。

光生伏特效应

如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。