在近20 年中，您可能不断听到“太阳能革命”这一说法 -- 讲的是有一天我们会全部使用从太阳获得的免费电能。这是一个诱人的承诺：在天气晴朗、阳光明媚的日子里，太阳向地球表面辐射的能量约为 1,000 瓦每平方米，如果我们可以将这些能量全部收集起来，就可以轻松地为住宅和办公室提供免费电力。 SunLine Transit Agency 供图 SunLine Transit Agency 用太阳能板吸收能量来制氢。 在本文中，我们将研究太阳能电池，了解它们如何将太阳能直接转换为电能。在阅读过程中，您将了解到为什么说太阳能离人们的日常生活越来越近，以及为什么在这项技术具有成本效益之前我们还有许多研究工作要做。 将光子转换为电子 计算器和人造卫星上使用的太阳能电池都是光伏电池或者模块（模块就是一组通过电路连接并封装在一个框 架 内 的电池）。光伏电池（Photovoltaics），顾 名 思 义（photo=光， voltaic=电） ，是指 将太阳光转换为电能的电池。光伏电池之前只 用在太空 中，而 现 在却 越来越普 及，且 使用方式 也 越来越普 通。它们甚 至 可以为您的住宅供电。这些装置 是如何工作的呢 ？ 光伏（PV） 电池由 半 导 体 材 料 制成，比 如硅 就是目 前最 常用的一种 半 导 体 。当 光照 射电池时 ，有一部分 光会被 半 导 体 材 料 吸收。这意 味 着 吸收的光能将传 给 半 导 体 。能量会导 致 电子逸 出 ，使它们可以自 由 流 动 。光伏电池中还有一个或多个电场 ，可以迫 使由 光吸收并释 放 的电子以一定 方向流 动 。电子的流 动 形 成电流 ，通过在光伏电池的顶 部和底 部安 放 金 属 触 点 ，我们可以将电流 引 出 来，以供使用。例 如，电流 可以为计算器供电。此 电流 以及电池电压 （由 内 部电场 产 生） 决 定 了太阳能电池的功 率 （或者瓦特 数 ） 。 这是发 电的基 本过程，但 是实 际 情 况 要复 杂 得多。让 我们来深 入 研究一个光伏电池的示 例 ：单 晶 硅 电池。 硅 有 一 些 特 别 的 化 学 特 性 ， 尤 其 是 它 的 晶 体 结 构 。 硅 原 子 含 有 14 个 电 子 ， 排 列 在 三 个 不 同的 核 外 电 子 层 中 。距 离 原 子 核 最 近 的 头 两 个 电 子 层 完 全 填 满 。而 最 外 层 电 子 则 处 于 半 满 ...
