太阳能电池工作原理:光生伏打效应的能量转换
太阳能电池的核心工作原理基于半导体材料的光生伏打效应。当太阳光(或其他光源〉以光子形式照射到半导体表面时，能量足够的光子会激发材料中的电子，形成电子-空穴对。这一过程在半导体内部的P-N结附近尤为显著。
1.电荷分离机制
P-N结的内建电场(势垒电场）成为能量转换的核心驱动力。受激产生的载流子(电子与空穴)在电场作用下被分离:电子被推向N型区，空穴则聚集于P型区，导致P-N结两侧形成电势差(约0.5-0.7V)。这种电荷分布打破了原有的电中性状态，建立了一个与内建电场方向相反的光生电场。
2.电流生成过程
当外部电路连接时，电子从N区经导线流向P区，与空穴复合并释放能量，形成从N型到P型的持续电流。这一过程中，半导体材料本身的电阻特性要求设计金属网格电极以降低损耗，同时通过抗反射涂层(如氮化硅膜）将光反射损失控制在5%以下，最大化光能利用率。