科普：光伏是如何发电的？

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。那么，具体是怎样的一个过程呢?下面，我们就来详细解析，光伏发电过程是什么?

关于半导体

硅晶体化学性质非常稳定。在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应，且是不良导体，因为它没有无所事事的自由电子。而磷原子(P)的最外层有5个电子，把磷原子掺杂进硅晶体，那么硅晶体显然就多出了一个自由电子。

磷原子拿出4个电子与相邻4个硅原子共享后，还剩余一个电子，它是自由的。硅晶体中无数的硅原子被磷原子取而代之，就多出了很多的自由电子，于是，它就导电了。此时，我们已经做成了一个半导体，它的名字叫"N型半导体"。

而掺杂铝原子后，显然，就缺少了一个电子了，硅晶体掺杂诸如铝、硼这样的三价原子后，就制成了另一种半导体，叫做"P型半导体"，可以把"P"想象成一个需要电子去填充的空穴。

P型半导体也是导电的，这是因为，施加外电场后，P型半导体中的电子会逆电场方向依次填补空穴，同时呢，空穴也就沿电场方向移动，于是，电流产生了。

关于PN结

如果一块半导体晶体的一侧是N型半导体，另一侧是P型半导体，那么中间相连的接触面就叫PN结。在N型半导体中，自由电子的浓度很高，而在P型半导体中，空穴的浓度很高。根据扩散的原理，物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。

所以，在PN结中，会有很多自由电子从N型半导体中扩散到P型半导体中，带来的结果是，本来N型半导体是电中性的，不带电，但因为失去一部分电子后，就带正电了。而在P型半导体中，因为很多自由电子跑过来，填满了不少空穴，导致空穴浓度降低了，本来P型半导体也是电中性的，现在多出了很多电子，所以带上了负电。

PN结中，一侧带上正电，一侧带上负电，于是就在接触面形成了一个内部的电场。

光伏发电过程是什么?

当太阳光照射到一般的半导体上时，会产生电子与空穴对，即，阳光在半导体中产生一个自由电子时，就会同时产生一个空穴，因为电子在阳光能量的作用下离开本该待的位置，成为自由电子时，那个位置必然缺乏一个电子，空穴就产生了。

因为PN结中有内电场，当太阳光在PN结中产生电子和空穴时，电子会在内电场的作用下，向N型半导体中移动，同理，空穴向P型半导体中移动。此时，如果PN结两端接通导线，就可以产生电流了。

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