太陽能板的原理是什麼？科學專家請過目 - 社會議題

By Damian
at 2006-01-25T00:00

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請問有沒有人知道太陽能PV板的原理是什麼，請順便告知網址，謝謝！
越快越好。

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By Isabella
at 2006-01-26T13:16

太陽能電池板正好是應用光電效應原理於電力生產上。陽光照射到金屬的表面上時，部份光子會擊中金屬原子，光子的部份能量轉化為提升原子外層電子的位能，使該電子從原子中遊離出來，另一部份能量則轉化為該電子從原子中飛脫出來的動能。遊離出來的電子具有負電場，在導體之內形成負電壓，故此會流向電位相對較高(又即負值較低)的區域，若能夠適當地將之加以調控，即可以做成供人類應用的電能。非晶體太陽能電池板的構造和工作原理：在玻璃片上塗上兩層薄薄的半導體塗層，一層為N型半導體，另一層為P型半導體，此兩半導體層各自接上導線，即成為非晶體太陽能電池板。 N型半導體混入了最外層有五顆電子的雜質原子於最外層有四顆電子的矽或硅半導體之內，此種安排令到雜質原子的最外層電子的狀況與金屬的最外層電子的狀況相近似，在光子的撞擊之下會遊離出來；但它與金屬不同的地方，是它不可以讓外來的電子在N型半導體之內自由走動。P型半導體則混入了最外層只有三顆電子的雜質原子於最外層有四顆電子的矽或硅半導體之內，此種安排令到雜質原子的最外層電子與絕緣體的最外層電子的狀況相近似，在光子的撞擊之下也不會遊離出來，但P型半導體與絕緣體不同的地方，是它可以讓外來的電子在P型半導體之內自由走動。結果，在光線照射之下，N型半導體之內的電子被擊出，但都馬上跳到P型半導體之內而不可以退回，形成單向導電，令到N型半導體一面構成正電壓，P型半導體一面構成負電壓，於是乎發揮出與電池一樣的功能。晶體與非晶體太陽能電池板：在猛烈陽光底下，單晶體式太陽能電池板較非晶體式能夠轉化多一倍以上的太陽能為電能，但可惜單晶體式的價格比非晶體式的昂貴兩三倍以上，而且在陰天的情況下非晶體式反而比晶體式能夠收集更多太陽能。所以，除非受到每單位面積產電功率的限制，否則的話，使用非晶體式太陽能電池板為更加化算的投資。尤其是在香港，空氣污染正日趨嚴重，令到本港陰天的時間逐年增加--------------------------------------------------------------------------------------核能發電的原理先前所描述的原子內部結構是由科學家拉塞福（Rutherford）於1911年以微小粒子高速撞擊金泊所發現的，當時有許多其他科學家也熱衷於類似的撞擊實驗，中子及質子的特性也在此段時間獲得驗證；而在這股研究原子內部特性的風潮中，義大利物理學家費米（Fermi）在1934年以中子撞擊鈾元素後，發現會有新的元素產生，這也是人類第一次發現核分裂反應。　　所謂同位素即不同原子核中含有相同數目的質子，但中子數目卻不同，例如鈾-238與鈾-235的原子核內均含有92個質子，但中子數卻分別為146及143。　　其後經過多位科學家的努力，發現天然的鈾元素中含有鈾-238及鈾-235兩種同位素，天然鈾中鈾-238的含量為99.3%，鈾-235含量則只有0.7%，而經中子撞擊後也只有鈾-235會發生分裂反應，其反應過程如圖所示；自圖左開始，一個中子撞擊鈾-235原子核後，暫時共同形成鈾-236原子核，同時因其內部吸收了該中子的能量，故開始作劇烈的啞鈴狀震盪，最後啞鈴狀結構終因震盪過劇而瓦解，並因而產生兩個質量較小的原子核，且放出2到3個新的中子；這時如果旁邊有其他鈾-235原子核存在，則會被新的中子撞擊，繼續發生分裂反應，此即所謂的「連鎖反應」。　　在前述的核分裂反應裏，反應後產生兩個較輕的原子核及2至3個中子的總質量比反應前鈾-235加上一個中子的總質量小，其間損失的質量會變成能量；而根據愛因斯坦（Einstein）在1905年提出的理論，質量變成能量時，其轉換關係為〝能量=質量×光速的平方〞，而光速是一個非常大的數值，約是每秒3億公尺，因此極小的質量即可變成極大的能量。例如1945年在日本廣島上空爆炸的原子彈，其總重量為440公斤，鈾—235含量為45公斤，而其中僅有1公斤發生核分裂反應，反應中又只有1公克（約如一小塊巧克力重）的質量轉化成能量，但它的威力卻相當於16萬公噸黃色炸藥發生爆炸，瞬間摧毀了整個城市，並造成十幾萬日本人當場死亡。　　有關連鎖反應的敘述不免使人怵目驚心，擔憂核分裂反應是否會帶來人類的浩劫，但「水能載舟，亦能覆舟」，如果能安全地控制核分裂反應，則其所釋出的巨大能量必能造福人類，這也是二次世界大戰結束後，科學家們研究的重點。讓我們再看看右圖的核分裂過程，上半部顯示每次分裂後會有2到3個新的中子產生，而這些中子也就是引發後續分裂反應的關鍵，如果它們分別又引發了2到3次分裂反應，則分裂反應的次數便會一直增加，而且是以等比級數的速度增加，即1次變2次，2次變4次，4次變8次，8次變16次……，而因每次都放出巨大的能量，故總量便很驚人，這就是原子彈爆炸能產生巨大威力的原因。但如果我們有辨法在每次分裂後把2到3個新產生的中子吸收掉一、兩個，而只讓一個中子繼續引發下一次分裂反應，則我們即可控制每次反應的數目使其保持固定，並可把每次反應產生的能量用來發電，這種狀況即稱為「臨界」核分裂反應，而前述分裂次數一代比一代多的狀態稱為「超臨界」反應，反之若分裂次數一代比一代少則稱為「次臨界」反應；核能電廠運轉發電時是保在臨界反應狀態，停機時則保持在次臨界狀態。
2006-01-25 21:25:01 補充：
裡面有更詳細http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=130508...

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