科普||太阳能电池板是如何工作的?

来源:环球科学发布时间:2020-01-13 11:15:39

太阳每年都会产生很多能量,我们称之为太阳能。太阳每天辐射在澳大利亚上的能量两万倍于我们从石油、天然气和煤炭中获得的能量,而且,对我们来说,在太阳余下的五百万年的寿命中,太阳能是取之不尽用之不竭的。

太阳能板是由太阳能电池组成,太阳能电池可以将阳光中的太阳能转换成电能。因为太阳能电池可以直接从阳光中发电,它是我们现在所有的发电技术中最可靠的一种,这也是为什么太阳能电池在太空和一些难以解决问题的偏远地区中被广泛使用的原因。

太阳能电池是如何工作的?

太阳能电池由硅原子组成。可以把原子想象成建筑上的砖——就像乐高中的积木一样,但是因为原子的尺寸很小,你需要特殊工具来看见它们。太阳能电池由硅晶圆层而来,硅晶圆层的尺寸和晚餐餐盘相近,但是要薄很多——只比普通的头发大概厚三倍。

将硅晶层变成太阳能电池板需要特殊的制备工艺,硅晶层要被加热到1000摄氏度,然后将一层金属片放置在该层的背面,同时在太阳能电池上覆盖一层带有孔洞的金属网并让此面冲向太阳。

当60片太阳能电池制备完成时,它们将被固定在一层玻璃上来做成太阳能电池板。一般来说,房顶上的太阳能供电系统拥有10-50片太阳能电池板,而在乡村的太阳能发电厂中则安装了上百万的太阳能电池板。

每一个硅原子中都含有着尺寸极小,质量极轻的电子,这些电子带有微弱的电荷。当阳光落在太阳能电池板上时,它会击中其中的一个电子并使其脱离电子轨道。这些被击中的电子可以自由活动,但是电池的特殊构造使得电子只能在一个朝着太阳的方向上移动。

所以阳光落在太阳能电池上时,许多电子将会脱离它们的轨道变成自由电子,因为太阳能电池的特性,电子只能向上移动,从而产生可以驱动家用电器的电流。

如果落在太阳能电池上的阳光越强,更多的电子将会受到撞击脱离其轨道,产生的电流就越大。如果天气不晴朗,被撞击的电子数量将会减少,产生的电流将会减少百分之七十五甚至更多。在夜间时,太阳能电池板不会产生任何电能,这时候的供电完全依赖于电池或者其他电力来源。

我们该如何使用太阳能电池?

太阳能电池是最便宜的发电方式——甚至比一座新的火力发电厂或者核电站更便宜。这也是为什么全球太阳能电池的安装率是煤电的5倍,核电的20倍。

在澳大利亚,基本上新建成的发电站都是太阳能电站或者风力发电厂。使用太阳能和风能发电的电动汽车可以取代产生污染的汽油汽车。太阳能和风能发电同样可以被用于房屋的加热和制冷,取代传统的煤炭和天然气供暖方式。

使用太阳能和风能有助于减少对地球造成损害的温室气体排放,相较于其他能源,太阳能和风能的成本很低,并且会变得更低;如果我们使用更多的风能或太阳能,就能加速减少伤害地球的传统能源使用量(如煤炭,石油和天然气)。

除此之外,硅原子是世界储量第二大的原子(第一是氧原子)。实际上,大多数的沙子和石头是由硅和氧构成的,所以我们不可能因为制备太阳能电池用尽所有的硅。


索比光伏网 https://news.solarbe.com/202001/13/319323.html
责任编辑:yangran
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
荣耀不断!高景太阳能蝉联2025年度最具影响力光伏组件企业来源:高景太阳能 发布时间:2026-01-15 19:27:00

本届“光能杯”共有300余家光伏企业参与报名评选,角逐年度荣誉。此次颁奖盛典中,高景太阳能股份有限公司凭借强大创新力、出色的品质与服务、卓越的品牌影响力,荣膺2025年度最具影响力光伏组件企业。

荣耀不断!中节能太阳能镇江公司蝉联2025年度最具影响力光伏组件来源:索比光伏网 发布时间:2026-01-15 18:58:00

本届“光能杯”共有300余家光伏企业参与报名评选,角逐年度荣誉。此次颁奖盛典中,中节能太阳能科技(镇江)有限公司凭借强大创新力、出色的品质与服务、卓越的品牌影响力,荣膺2025年度最具影响力光伏组件企业。

高光时刻!比亚迪太阳能斩获2025年度最具影响力光伏组件企业来源:索比光伏网 发布时间:2026-01-15 18:25:00

本届“光能杯”共有300余家光伏企业参与报名评选,角逐年度荣誉。此次颁奖盛典中,比亚迪股份有限公司凭借强大创新力、出色的品质与服务、卓越的品牌影响力,荣膺2025年度最具影响力光伏组件企业。

伊利诺伊州签署清洁能源法案,将推动太阳能光伏、电池储能和VPP的投资来源:SOLARZOOM光储亿家 发布时间:2026-01-15 16:20:00

伊利诺伊州州长JB·普利茨克已签署一项清洁能源法案,将促进该州太阳能光伏和储能投资,包括其他方面。

特斯拉推出美国制造太阳能电池板来源:SOLARZOOM光储亿家 发布时间:2026-01-14 09:46:34

特斯拉更新了其在线配置器,推出了一款新的太阳能电池板,重点强调其在美国纽约Gigafactory的制造。多年来,我们一直在报道特斯拉太阳能业务的缓慢衰退。自2016年收购SolarCity以来,特斯拉的太阳能部署从未达到前任的高度。但去年年底,特斯拉宣布将在布法罗重启太阳能电池板生产,我们看到了一丝生机。“在布法罗组装”确实指向美国以外有人生产太阳能电池,特斯拉则在布法罗的纽约GigafactorySoftware组装太阳能电池板。

华东师范大学方俊锋最新Nature Communications:一种不含氟化锡、高效且耐用的锡铅钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿太阳能电池 发布时间:2026-01-14 08:37:34

2026年1月12日华东师范大学Wenxiao Zhang&方俊锋&林雪平大学高峰于Nature Communication刊发一种不含氟化锡、高效且耐用的锡铅钙钛矿太阳能电池的研究成果,开发了一种策略,将铅粉作为前驱体,并进行PbF₂后处理,分别替代SnF₂在成膜和表面缺陷钝化中的作用。Pb²⁺中的d电子极化增强了其与F⁻的结合,使其对钙钛矿的反应惰性。在本研究中,不含SnF₂的器件效率从16.43%提高到24.07%。在最大功率点下,85°C 运行 550 小时后,电池仍能保持其初始效率的60%。

从化学到太阳能电池:材料创新在钙钛矿光伏革命中的核心作用来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-01-07 10:33:54

钙钛矿太阳能电池已经成为光伏领域的一项变革性技术。自2009年问世以来,因其卓越的效率、低成本的加工工艺和可调谐的光电特性,十年内已成为下一代光伏技术的主要候选者。然而,长期稳定性、铅毒性和工业可扩展性方面的挑战仍然是其大规模商业化的主要障碍。本文探讨了材料创新在克服这些障碍中的核心作用,重点关注成分工程、分子添加剂与钝化、界面化学以及二维/准二维钙钛矿系统的进展。特别关注了电荷传输架构的演变和新兴的商业前景。我们还强调了从追求性能的研究转向注重耐用性和可制造性策略的重要性。文章最后对未来钙钛矿太阳能电池的发展方向提出了建议,包括标准化测试、预测性材料设计和环境友好型制造的需求。

中节能太阳能公司全力做好元旦期间清洁能源保供工作来源:中节能太阳能 发布时间:2026-01-05 08:52:41

西北区、西中区针对极寒天气制定专项预案,加强对箱变、电缆接头、储能系统等关键设备的防冻检查与参数监测,开展预防性消缺,筑牢设备安全运行根基。华中区、华东区、华北区利用智能运维平台,对设备运行数据进行秒级监测与智能诊断,故障预警准确率超95%,平均故障定位与响应时间平均缩短40%以上。

美媒:犹他州领导人正在密切关注太阳能开发工作,目标是将该州的能源供应增加一倍来源:SOLARZOOM光储一家 发布时间:2025-12-26 16:01:03

Operation Gigawatt:长臂行动:犹他州州长斯宾塞·考克斯去年宣布,该州将利用“上述任何一种”方式在未来十年内将能源产量翻倍。

苏大袁建宇团队AM: 倒置钙钛矿太阳能电池实现 26.11% 的冠军效率!来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:15:02

效率:DCA-1F共SAMs器件表现最优,冠军PCE26.11%,开路电压1.179V,短路电流密度25.89mA/cm,填充因子85.49%;DCA-0F、DCA-2F共SAMs器件PCE分别为25.21%、25.05%,均高于纯MeO-2PACz对照组。稳定性:30-50%湿度环境下储存1000小时,DCA-1F共SAMs器件保持90%初始PCE;1太阳光照下最大功率点跟踪1000小时,仍维持~90%效率,而纯MeO-2PACz器件500小时后效率衰减超50%。DCA分子与MeO-2PACz在溶液状态下自聚集行为的示意图。近期报道的基于共自组装单分子层策略的高效钙钛矿太阳能电池性能汇总。

马斯克:计划每年部署100GW的太阳能AI卫星来源:SOLARZOOM光储一家 发布时间:2025-12-23 11:31:57

12月15日,特斯拉CEO埃隆·马斯克在社交平台“X”公开发声,明确表达对地球小型核电反应堆的否定态度,直言相关建造“简直愚蠢至极”。与此同时,他再次力推其太空太阳能AI设想,称太阳作为“天空中巨大的免费核聚变反应堆”,足以满足整个太阳系能源需求,地球上的小型核聚变反应堆本质是经济浪费。