太阳能电池板如何工作？

太阳能电池板是一种从太阳收集能量并利用光伏电池将其转化为电能的装置。通过光伏效应，半导体在来自太阳的光子和电子之间产生相互作用，从而产生电力。了解这个过程是如何工作的，产生的电力会发生什么。

从太阳能到电力:一步一步

每块太阳能电池板都包含由导电材料制成的独立光伏电池。这种材料通常是晶体硅，因为它的可用性、成本和长寿命。硅的结构使其导电效率很高。

这些是太阳能成为电力所需的步骤：

1. 当阳光照射到每块光伏电池上时，光伏效应就开始发挥作用。光子，或太阳能粒子，构成光开始撞击电子从半导体材料。
2. 这些电子开始流朝向PV电池外部周围的金属板。就像河流中的水流一样，电子会产生能量电流。
3. 能量流是以直流电。使用的大多数电力是交流电流（AC）的形式，因此DC电力必须穿过电线到逆变器，其工作是将DC改变为AC电力的逆变器。
4. 一旦电流被改变为AC，它就可以用于房屋中的电子设备或存储在电池中。为了用于使用的电力，必须通过家庭的电气系统。

光伏效果

将阳光转化为电能的过程被称为光伏效应。一层光收集的PV电池覆盖太阳能电池板的表面。光伏电池由硅等半导体材料制成。与电力大导体的金属不同，硅半导体允许足够的电力流过它们。

太阳能电池板中的电流是通过将一个电子从硅原子中释放出来而产生的，这需要大量的能量，因为硅真的很想留住它的电子。因此，硅本身不能产生很大的电流。科学家们通过在硅中添加磷等负电荷元素来解决这个问题。每一个磷原子都有一个额外的电子，所以更多的电子很容易在阳光下被释放出来。

然后将这种带负电或n型硅与带正电的或p型硅层夹在一起。通过将带正电的硼原子添加到硅来制造p型层。每个硼原子是“缺少”电子，并且很乐意从它可以的地方获得一个。将这两种材料的薄片一起使电子从n型材料跳到p型材料。这产生了一种电场，然后这种电场就像一个使电子从容易移动的屏障行动。

当光子击中n型层时，它们敲击电子松散。那种自由电子想要进入p型层，但它没有足够的能量来通过电场来制造它。相反，它采用最小阻力的路径。它流过金属线，金属线与N型层，围绕光伏电池的外侧连接，并回到p型层。电子的这种运动会产生电力。

电到哪里去了?

如果你曾经开车经过一个装有太阳能电池板的家庭，或者考虑把它们安装在自己的房子里，你可能会惊讶地发现，大多数太阳能家庭仍然需要从电力公司获得电力。根据联邦贸易委员会的数据，在美国，大多数拥有太阳能电池板的家庭大约40%的电力来自太阳能电池板。这个数量取决于一些因素，比如你的电池板接受了多少小时的直射阳光，以及这个系统有多大。

当太阳闪耀时，太阳能电池板将阳光转化为能量。如果它们产生比需要更多的电力，那么电力通常被送回电网，电力账单上有信贷。这被称为“净计量”。在混合系统中，人们用太阳能电池板安装电池以及由面板产生的最过量的电力可以存储在那里。剩余的任何东西都会被送回网格。

在总测光中，由居住太阳能电池板生产的所有电力立即发送到电网。然后居民从网格中拉回电力。但是，太阳能电池板并不总是产生电力。如果太阳不闪耀，房主可能需要挖掘电网，以绘制电网。然后，公用事业公司将收取耗能的能源。