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视角:探秘《火星救援》里的光伏发电

2015-12-01 08:43来源:雷锋网作者:铁流关键词:充电站太阳能电池光伏发电收藏点赞

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半导体材料组成的PN结两侧因多数载流子(N区中的电子和P区中的空穴)向对方的扩散而形成宽度很窄的空间电荷区w,建立自建电场Ei。它对两边多数载流子是势垒,阻挡其继续向对方扩散,但它对两边的少数载流子(N区中的空穴和P区中的电子)却有牵引作用,能把它们迅速拉到对方区域。

简单来说,W区就是一个调节电势平衡、合理分配(靠牵引作用)载流子的区域。

稳定平衡时,少数载流子极少,难以构成电流和输出电能。但是,当太阳光照射到PN结时,以光子的形式与组成PN结的原子价电子碰撞,产生大量处于非平衡状态的电子-空穴对,其中的光生非平衡少数载流子在内建电场Ei的作用下,将P区中的非平衡电子驱向N区,N区中的非平衡空穴驱向P区,从而使得N区有过剩的电子,P区有过剩的空穴。这样在PN结附近就形成与内建电场方向相反的光生电场Eph。光生电场除一部分抵消内建电场外,还使P型层带正电,N型层带负电,在N区和P区之间的薄层产生光生电动势。当接通外部电路时,就会产生电流,输出电能。

罗里吧嗦也没记住,那么,看看结论就好——

当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串并联的方式组合在一起构成光伏阵列,就会在太阳能作用下输出足够大的电能。

太阳能电池技术

光伏电池是太阳能光伏发电系统中基本核心部件。

光伏电池的大规模应用需要解决两大难题:一是提高光电转换效率;二是降低生产成本。以硅片为基础的第一代光伏电池,其技术虽已经发展成熟,但成本一直高居不下。基于薄膜技术的第二代光伏电池中,很薄的光电材料被铺在非硅材料的衬底上,大大减少了半导体材料的消耗,且易于批量自动化生产,从而大大降低光伏电池的成本。

片中,马特达蒙就是带着太阳能板,它的阵列板可以在阳光下获取能源的同时给锂离子电池充电。给改装了的火星车充电,穿越3200公里到达救援地。而在没有阳光的位置,电池也能为飞船运行提供足够的能源。

原标题:《火星救援》生存指南:电力问题如何解决?
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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