光伏（PV）电池将太阳光转换成电能，这就是被称为光电效应的物理过程。照射在光伏电池上的光线，可能被反射、吸收或是透射过去，不过只有被吸收的光才能产生电能。被吸收光的能量转移到光伏电池原子中的电子上，这些电子藉由新获得的能量，从它们在半导体光伏材料原子中的正常位置逃逸出来，并成为电路中电流的一部分。太阳电池具有一种被称为“内建电场”的特殊电性能，能为驱动电流通过灯泡之类的外部“负载”提供所需的动力或者电压[8]。
为了在光伏电池内部诱导出内建电场，可以将两种不同的半导体材料层相互接触放置：一层是一个带有大量电子的“n型”半导体，电子带有一个负电荷；另一层是带有大量空穴的“p型”半导体，空穴带有一个正电荷。
虽然这两种材料都是电中性的，n型硅具有多余的电子，而p型硅则具有多余的空穴。将这些夹在一起就在交界处产生了一个p-n结，这样就形成了一个电场。图1.1所示为光伏电池的p-n结。
图1.1 太阳电池的p-n结
当n型硅和p型硅相互接触时，n型硅一侧多余的电子就会漂移到p型硅一侧。结果正电荷就积累在界面处n型一侧，负电荷积累在界面处p型一侧。
这两个半导体作用就像一个电池一样，在它们接触的表面形成了一个电场，称为p-n结。这是电子和空穴流动的结果，电场驱动电子从半导体向负表面移动，以携带电流。与此同时，空穴沿着相反方向，朝向正表面，它们在那里等待电子进入[8]。
另外，还需要额外的结构和元器件将直流电（DC）转换成交流电（AC）。有些系统还储存了一些电能，这些电能通常储存在电池之中，以备将来使用。所有这些都是称为“平衡系统”（BOS）的组件[9]。(www.xing528.com)
将BOS组件与各个光伏组件组合在一起，就可以构建一个完整的光伏系统。这种系统通常用于满足特定的能源需求，比如为一台水泵、家用电器或者照明供电。图1.2所示为单个电池、由单个电池组成的一个组件以及由组件组成的一个阵列。
一个光伏或者太阳电池是光伏（或者太阳电能）系统的基本构建块。单个光伏电池通常都非常小，功率通常为1W或者2W左右[9]。为了提高光伏电池的输出功率，必须将它们连接起来形成更大的单元，也就是所谓的组件。同样，也可以将这些组件连接起来形成更大的单元，也就是所谓的阵列，这些阵列又可以连接起来产生更大的功率。将这些电池或者组件串联起来，可以提高输出电压。另一方面，又可以将这些电池或者组件并联起来，从而达到更高的输出电流。
根据太阳光采集方法的不同，光伏发电系统可以分为两大类：平板系统和聚光系统[9]。平板光伏系统直接获取太阳光，或者使用环境中散射的太阳光。它们可以固定安装使用，或者与太阳跟踪系统组合在一起使用。而聚光系统则是采集了大量的太阳光，使用透镜和反射器将这些太阳光聚集并聚焦到光伏电池板上。这些系统可以减少所需电池的大小及数量，同时又提高了输出功率。此外，通过集中太阳能光源，还能够提高光伏电池的效率。
图1.2 太阳电池、组件和阵列
a）太阳电池 b）组件 c）阵列
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
