【原理】PN結(jié)太陽能電池之“我為什么會放電”

　　太陽能光伏網(wǎng)訊太陽能電池中發(fā)生光伏能量轉(zhuǎn)換，將光能轉(zhuǎn)化為電能有兩個必要的條件。其一，光源的照射，電池吸收光，從而產(chǎn)生電子-空穴對；其二，由半導(dǎo)體的器件結(jié)構(gòu)將電子-空穴對分開，并使電子流向負(fù)極、空穴流向正極，從而產(chǎn)生電流。以上兩點的發(fā)生，可以稱作光生伏打效應(yīng)。

　　具體來說。首先，我們知道，物質(zhì)都是由原子組成的，原子由原子核和圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子組成。半導(dǎo)體材料處于穩(wěn)定狀態(tài)時，原子核和核外電子緊密結(jié)合。當(dāng)有外界激勵，例如光照射到器件上時，能量大于硅禁帶寬度的光子進(jìn)入硅中后，會在P區(qū)、N區(qū)以及耗盡層（空間結(jié)構(gòu)上等同于空間電荷區(qū)）中激發(fā)出光生電子-空穴對。通俗來講，就是原子核和電子的結(jié)合力因光的刺激而降低，電子擺脫了原子核的束縛，成為自由電子。如下圖

　　接下來，我們分析這三個區(qū)域產(chǎn)生電子-空穴對后，分別會有什么樣的變化。

　　以下圖為例

　　耗盡層當(dāng)電子-空穴對在耗盡層中產(chǎn)生后，由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)建電場會立即把光生電子送向N區(qū)，將光生空穴推向P區(qū)。

　　N區(qū):當(dāng)電子-空穴對在N區(qū)中產(chǎn)生后，以N區(qū)和PN結(jié)的交界面來看，由于內(nèi)建電場的原因，交界面左側(cè)空穴濃度低，于是N區(qū)的光生空穴便向PN結(jié)邊界擴(kuò)散，一旦達(dá)到PN結(jié)邊界，又會受到內(nèi)建電場的作用，在電場力的牽引下做漂移運動，越過耗盡層進(jìn)入P區(qū)。而光生電子則留在了N區(qū)。