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太阳电池的意思、太阳电池的详细解释

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太阳电池的解释

用半导体硅、硒等材料将太阳的光能变成电能的器件。具有可靠性高,寿命长,转换效率高等优点,可做人造卫星、航标灯、晶体管收音机等的电源。

词语分解

专业解析

太阳电池,又称太阳能电池,是一种利用光伏效应直接将太阳光能转换为电能的半导体器件。其核心功能是通过吸收光子产生电子-空穴对,在内建电场作用下形成电流。以下从汉语词典及技术角度分项解析:


一、词典定义与基本释义

根据《现代汉语词典》(第7版),太阳电池指“利用半导体材料的光生伏特效应将太阳光能直接转变为电能的装置”。其核心特征包含:

  1. 能量转换原理:基于爱因斯坦光量子理论,实现光能→电能的直接转换(无机械运动)。
  2. 核心材料:以硅(单晶硅、多晶硅)、砷化镓或薄膜材料(如碲化镉)为主体构成PN结结构。
  3. 输出特性:产生直流电,输出功率受光照强度、光谱成分及温度影响。

二、技术原理详解

太阳电池的工作过程分为三步:

  1. 光子吸收:太阳光照射半导体,光子能量大于禁带宽度时,激发价带电子跃迁至导带,形成电子-空穴对。
  2. 电荷分离:PN结内建电场驱动电子向N区、空穴向P区定向移动,产生电势差。
  3. 电流输出:外电路连通后形成直流电流,实现电能输出。

    效率公式可表示为:

    $$eta = frac{P{text{out}}}{P{text{in}}} times 100%$$

    其中 $P{text{out}}$ 为输出电功率,$P{text{in}}$ 为入射光功率(参考《太阳能电池物理学》,Wiley出版社)。


三、应用场景与分类

根据《可再生能源技术导论》(清华大学出版社),太阳电池按材料与技术分为:

  1. 晶硅电池:市占率超90%,单晶硅效率达22-26%,多晶硅约18-20% 。
  2. 薄膜电池:包括非晶硅、铜铟镓硒(CIGS),柔性轻质但效率较低(10-15%)。
  3. 新型电池:钙钛矿电池(实验室效率超25%)、有机太阳能电池等前沿方向。

    主要应用于光伏电站、建筑一体化(BIPV)、航天器电源及便携设备充电系统。


权威参考文献来源:

  1. 中国社会科学院语言研究所. 《现代汉语词典》(第7版). 商务印书馆.
  2. 沈辉, 曾祖勤. 《太阳能电池技术》. 化学工业出版社.
  3. Peter Würfel. Physics of Solar Cells. Wiley-VCH.
  4. 李安定. 《太阳能光伏发电系统工程》. 北京航空航天大学出版社.

网络扩展解释

太阳电池(又称太阳能电池)是一种将太阳光能直接转化为电能的半导体器件,其核心原理是光生伏特效应。以下是详细解释:

一、基本定义

太阳电池利用半导体材料(如硅、硒、砷化镓等)吸收太阳光中的光子,通过内部电场分离电子与空穴,形成电流。其特点是转换效率高、寿命长、可靠性强,常用于人造卫星、航标灯等设备的电源()。

二、工作原理

  1. 光吸收与激发
    光子照射到半导体材料时,能量被吸收并激发电子-空穴对()。
  2. 电荷分离
    半导体内部的PN结形成内建电场,将电子与空穴分离,分别向N区和P区移动()。
  3. 电流输出
    分离后的电荷通过外部电路形成电流,实现光能到电能的转换()。

三、主要材料与类型

四、应用领域

主要用于:

  1. 航天设备(如卫星电源)
  2. 地面供电系统(太阳能发电站)
  3. 小型电子设备(计算器、路灯等)()。

五、扩展说明

太阳电池与“太阳能电池”为同义词,英文对应“solar cell”或“photovoltaic cell”()。其理论转化效率受材料特性限制,目前实验室最高效率可达约47%()。

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