太阳能电池板特性及工作原理

太阳能电池板（Solar panel）是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”，但因制作成本较大，以至于它普遍地使用还有一定的局限。相对于普通电池和可循环充电电池来说，太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。

太阳能电池板特性

太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一，作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的组件。该组件可用于各种户用光伏系统、独立光伏电站和并网光伏电站等。

电池片采用高效率（16.5%以上）的单晶硅太阳能片封装，保证太阳能电池板发电功率充足。玻璃采用低铁钢化绒面玻璃（又称为白玻璃），在太阳电池光谱响应的波长范围内透光率达91%以上，对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降。EVA采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。TPT太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。边框所采用的铝合金边框具有高强度，抗机械冲击能力强。也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

太阳能电池板的工作原理

通常应用的太阳电池是一种能将光能直接转换成电能的半导体器件。它的基本构造是由半导体的P-N结组成。本章主要以最常见的硅P-N结太阳电池为例，详细讨论光能转换成电能的情况。

众所周知，具有大量能够自由移动的带电粒子，容易传导电流的物体，称为导体。一般金属都是导体。例如，铜的电导率在106/（Ω.cm）左右，如果在1cmx 1cm x 1cm的铜立方体的两个对应面上加1V的电压，则这两个面之间将流过106A的电流。

另一个极端是极不容易传导电流的物体，称为绝缘体，如陶瓷、云母、油脂、橡胶等。例如，石英（ SiO2）的电导率在10-16/（Ω.cm）左右。

导电性能介于导体和绝缘体两者之间的是半导体，其电导率在10-4～104/（Ω.cm）之间;而且半导体还可以通过加人少量杂质使其电导率在上述范围内变化;足够纯净的半导体，其电导率会随温度的上升而急剧增加。这些是最容易识别的半导体的特性。

半导体可以是元素，如硅（Si）、锗（Ge）硒（Se）等;也可以是化合物，如硫化镉（Cds）、砷化镓（GaAs）等;还可以是合金，如Ga，AL1～XAs，其中x为0~1之间的任意数。许多有机化合物也是半导体。

半导体的许多电学特性可以用种简单的模型来解释，硅的原子序数是14，所以原子核外面有14个电子，其中，内层的10个电子被原子核紧密地束缚住，而外层的4个电子受到原子核的束缚较小，如果得到足够的能量，就能使其脱离原子核的束缚而成为自由电子，并同时在原来的位置留出一个空穴。电子带负电，空穴带正电。硅原子核外层的这4个电子又称为价电子。

在硅晶体中每个原子周围有4个相邻原子，并和每一个相邻原子共有2个价电子，形成稳定的8原子壳层。从硅的原子中分离出一个电子需要1.12eV的能量，该能量称为硅的禁带宽度。被分离出来的电子是自由的传导电子，它能自由移动并传送电流。一个电子从原子中逸出后，留下了一个空位，称为空穴。从相邻原子来的电子可以填补这个空穴，于是造成空穴从一个位置移到了一个新的位置，从而形成了电流。电子的流动所产生的电流与带正电的空穴向相反方向运动时产生的电流是等效的。