太阳能可以说是“取之不尽用之不竭”的“无限”清洁能源。近年来，太阳能电池越来越多的出现在人们的视野中，打破了提起太阳能只能想到“太阳能热水器”的思维局限。随着对环境的重视，清洁能源的出现无疑是解决环境的问题的一大法宝，有光照的地方就能产生电流，极大的方便了人们的生活，也为环保政策持续贡献力量。

那么太阳能电池发电的原理究竟是什么呢?

(图片来源：专利分析可视化)

首先我们了解下目前普遍的晶硅太阳能电池的原材料“硅”

(图片来源：知乎)

硅是半导体材料，也就是说它的导电性介于导体和绝缘体之间，与金属不同，硅的载流子除了电子之外，还有一种叫空穴的东西。

什么是空穴?

硅的原子最外层有四个电子，有些电子从外界获得一定的能量之后，会摆脱束缚，成为自由电子，而原先那个电子存在的位置就成了一个空位，这个空位就是空穴了。

(图片来源：专利分析可视化)

N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。

(图片来源：专利分析可视化)

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半导体不是电的良导体，所以电子在通过PN结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖PN结，以增加入射光的面积。另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池并联或串联起来使用，形成太阳能电池板。