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      光伏板中多晶硅和單晶硅光伏電池的區別___光伏電池的工作原理和材料

      作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2022-03-11
      太陽能光伏電池(簡稱光伏電池),無論是光伏板的多晶硅還是單晶硅光伏電池,它們都是通過太陽光照射,直接轉化為直流電能的。本身太陽能光伏電池不能存儲電能,需要通過蓄電瓶來接受光伏電池板輸出的電能,再使用逆變器逆變為50Hz頻率的220V交流電,供家庭使用或者說多余的電能并入國家電網上賣錢。
      由于兩種太陽能電池材料的制造工藝不一樣,多晶硅太陽能電池制造過程中消耗的能量要比單晶硅太陽能電池少30%左右。
       
      從制作成本上來講,多晶硅太陽能電池比單晶硅太陽能電池要便宜一些,材料制造更簡便。例如100W的多晶硅光伏電池差不多要260元錢,而單晶硅光伏電池的同樣100W,它的價格差不多要536元錢。
      多晶硅光伏電池它節約電耗,總的生產成本較低,因此多晶太陽能電池板在如今得到大量發展,也是使用的最廣泛的太陽能電池板。
      從性價比上看,前面已經說過單晶太陽能板市場價格相對高一些,但多晶太陽能板的安裝使用更加廣泛。不過由于單晶電池不能鋪滿整塊太陽能板,而多晶電池沒有面積上的浪費,所以綜合起來,兩者的發電效率并沒有太大的差別。
      從外觀上來看,單晶硅光伏電池的四角呈現圓弧狀,并倒圓角,電池片正方形,顏色上為深藍色,表面上沒有花紋;而多晶硅光伏電池的也是正方形,但它的四角不是圓角是方角,顏色呈現天藍色,表面上看它有類似冰花一樣的花紋。
       
      光伏電池的工作原理
      光伏電池的工作原理是利用半導體材料的PN結的光生電的效應,在太陽光的照射下,一些特定的半導體內會產生自由電荷,這些自由電荷定向移動和積累并產生一定的電勢,可以向外電路提供電流,這種現象被稱為光生伏特效應或光伏效應。
      首先,我們需要了解一點比較基礎的物理知識,當一個原子的最外圍有8個電子的時候,原子會趨于一個穩定的狀態,而原子本身會自發趨向于達到一個穩定的狀態,所以會與相鄰的原子進行一定程度上的結合。
      正常的情況下硅原子只攜帶有4個電子,但是硅原子在共享了周邊的電子之后,就形成了每個原子周圍8個電子的穩固分子狀態,這些相鄰的電子就像結合在一起一樣,無法自由移動。
      此時,如果有5個電子的磷原子被注入到硅片中,5個電子的磷原子和4個電子的硅原子結合,就會產生一個多余的自由電子,這種摻雜就形成了電池片的N型區,N型區的自由電子往往更容易移動。
      與N型摻雜類似,如果在硅片中注入3個電子的硼原子,3個電子的硼原子與4個電子的硅原子結合,就會形成缺少一個電子的空穴區,這種空穴區稱之為P型區,與N型區相反,空穴區傾向于吸附一個自由電子。
      當光線照射的時候,由N型區產生的自由電子更容易吸附光子的能量,吸收了能量的電子會自由移動,而自由移動的電子更容易被P型區的空穴吸附,這樣在宏觀上就產生了單向流動的電子流,也就是產生了電流。
      所以在光線照射的情況下,N型區會帶正電荷,P型區會帶負電荷,兩邊會形成電位差,也就是電壓,當兩端連接了負載的時候,光伏電池就會像普通的電池一樣產生電流,用以驅動負載工作。
       
       
      光伏電池的制作材料
      在了解了原理之后,就要通過具體的結構和材料把原理實現出來,這才是最困難的部分,無論是硅晶片的純度,還是摻雜的工藝,都會影響到光伏電池的最終效果。
      要制作光伏電池,我們就需要地球上第二豐富的硅元素的幫助,在普通的沙子中就可以找到這種常見的元素,但是沙子中的硅元素必須轉化為99.99999%的純硅晶體,才能夠被用于太陽能電池。
      要做到這一點,沙子就必須經過一個復雜的凈化過程。未加工的硅轉化為氣態硅化合物的形式,再將其與氫混合,得到高度純化的多晶硅。這些硅材料被融化鑄錠后,再切割成180微米的薄片,就形成了我們常見的硅片。
      再按照實際的需求,在硅片中按照特定的工藝摻入一定的雜質,最終成為一塊小的光伏電池,而一塊普通的小光伏電池只能夠產生0.5V左右的電壓。
      這種情況就需要讓許多光伏電池串聯起來,才能夠成為一塊電壓符合要求的光伏電池組,在通過許多光伏電池組的并聯,使得輸出電流最終也能夠符合要求,最終輸出的電能被儲能電池所存儲,并用作其他用途。
      Tags:多晶硅,單晶硅,半導體,光伏電池  
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