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在摻雜的雜質(zhì)作用下，P型硅材料具有較多帶正電的空穴，而N型硅則具有較多帶負電的電子。電子和空穴相對擴散、復合，在P型和N型硅材料的接觸表面產(chǎn)生一個由N型硅指向P型硅的內(nèi)建電場。當入射的太陽光被吸收時，內(nèi)建電場處產(chǎn)生的電子將會受電場作用而移動至N型硅處，空穴則移動至P型硅處，在兩側(cè)分別累積。若以導線相連，就可以產(chǎn)生電流了。
雖然這么神奇的電池板可以直接把光轉(zhuǎn)換成電，但可不是什么光都可以的。事實上，太陽光（太陽輻射）在穿過大氣層到達地面的過程中，大氣中的空氣分子、水蒸氣、塵埃等會對太陽光產(chǎn)生 吸收、反射、散射等作用，這些作用不僅會使太陽光的輻射強度減弱，還會改變輻射的方向和輻射的光譜分布。也就是說，到達地面的太陽光通常由 直接太陽輻射和散射太陽輻射組成。
直接太陽輻射是指直接來自太陽，其輻射方向不發(fā)生改變的輻射。散射太陽輻射是指被大氣中的空氣分子、微塵、水汽等吸收、散射和反射的一部分太陽輻射。到達地面的散射太陽輻射和直接太陽輻射之和稱為總輻射。
在太陽電池組件工作的過程中，實際上主要是 直接太陽輻射 起到重要作用。換句話說，陽光普照的大晴天，就算偶然飄過的一朵云都會給正在工作的太陽電池帶來很大的影響。加上云層移動的不確定性，導致太陽電池的發(fā)電量也具有很大的不可預測性。既然陰天和多云都會對太陽電池的發(fā)電效果產(chǎn)生那么大的影響，那晚上太陽落山之后呢？僅靠著月球反射的那一丟丟光亮，那自然是發(fā)不了電的了。要想讓晚上的萬家燈火用上太陽電池發(fā)出來的電能，我們把電池白天發(fā)出來的電儲存起來，等晚上再釋放，不就可以了嗎？那這個儲存方式，可得好好說道說道了呢~
比如在南方地區(qū)比較常見的 抽水蓄能電站 ，就是在山頂上修建一個水池，然后利用太陽能電池在白天發(fā)出的比較多的電能，把水提到高處的水池里，將電能轉(zhuǎn)換成水的勢能。但了晚上電池板不工作的時候，就可以將山頂上的這些水放到低處。在水往下流的時候，其重力做功，推動發(fā)電機工作，進而又將勢能轉(zhuǎn)化成了電能。 再比如壓縮空氣儲能 ，白天利用太陽能電池發(fā)出的電能將空氣壓縮至高壓并存于儲氣室中，使電能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能存儲起來。到了晚上，將高壓空氣從儲氣室中釋放，進入燃燒室燃燒進行發(fā)電。此外，還有將電能轉(zhuǎn)換為化學能的存儲形式如蓄電池儲能等等。而我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔埽蠖嗍怯啥喾N發(fā)電形式綜合運作、互相補充而提供的。 在我國的光伏儲能體系中，電網(wǎng)可以給蓄電池充電，蓄電池也可以給電網(wǎng)放電，所以其能量流動關系可用下圖來表示。光伏儲能系統(tǒng)能量管理的目標是：能量資源與負荷需求的精確匹配。由于集合了不同的技術，重要的是采取正確的策略實現(xiàn)性能的最大化以及成本最小化。
除了夜晚外，陰天也同樣可以利用太陽電池發(fā)電。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的研究人員使用鈣鈦礦材料作為捕光設備，并使用一種有機空穴運輸材料取代傳統(tǒng)電池中使用的電解液。這一方法將太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率提高到了15%，在陰天和人造光環(huán)境下也具有較高的轉(zhuǎn)化效率。
加利福尼亞大學洛杉磯分校研究人員發(fā)明了一種利用熱電效應在夜間發(fā)電的裝置，該裝置可以利用白天與夜晚溫度之間的差異，將溫差轉(zhuǎn)換為電能。
德國發(fā)明了一種“全天候”太陽電池，整個電池看起來就像一個透明的水晶球。它可以360°無死角地吸收太陽光，當太陽光照射進入水晶球體內(nèi)，在其內(nèi)部會發(fā)生不斷的反射，直至太陽光被完全吸收。
此外，還有很多針對改進太陽電池發(fā)電效率的改進措施，終有一天，能夜間發(fā)電的太陽電池將不再是問題。
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