硅太阳能板

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，也被称为“太阳能电池板”或“光伏板”，一般的半导体主要结构如下：

正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个 空穴，它的形成可以参照下图：

正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示 掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生如图所示的蓝色的空穴， 这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（posiTIve）型半导体。同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃， 形成N（negaTIve）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图。

N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型 半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。

当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层）， 界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子， 出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N 指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差， 这就是PN结。

当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成 从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。（如下图所示）

由于半导体不是电的良导体，电子在通过P-N结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖P-N结（如图 梳状电极），以增加入射光的面积。另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜（如图），将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限（开路电压的典型数值为0.5～0.6V），于是人们又将很多电池（通常是36个约18V）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。

太阳能板有几个重要性能指标：峰值功率(Pmax)、开路电压(Voc)、短路电流(Isc)和填充因子(FF)。峰值功率是标准的测定太阳能电池的输出功率，通常以单位面积驱动单元时间内的最大功率表示。开路电压是太阳能电池在额定照度条件下的未连接电压，而短路电流是太阳能电池在被短路时的最大输出电流。填充因子是太阳能电池输出电流和电压对峰值功率的比值，越高则说明电池效率越高。