硅的原子描述：硅分子
晶体硅是最早成功的光伏器件中使用的半导体材料，至今仍是应用最广泛的光伏材料。虽然其他光伏材料和设计利用光伏效应的方式略有不同，但了解这种效应在晶体硅中的工作原理可以让我们基本了解它在所有设备中的工作原理。
理解原子的作用
所有物质都是由原子组成的，而原子又由带正电的质子、带负电的电子和中性中子组成。大小大致相等的质子和中子构成了原子的密集中心“核”。这是几乎所有原子质量所在的地方。同时，更轻的电子以极高的速度绕着原子核运行。尽管原子是由带相反电荷的粒子构成的，但它的总电荷是中性的，因为它包含等量的正质子和负电子。
硅的原子描述
以最外层或“价”能级绕原子核运行的四个电子被给予、接受或与其他原子共享。电子以不同的距离围绕原子核运行，这取决于它们的能级。例如，能量较低的电子的轨道离原子核较近，而能量较高的电子的轨道离原子核较远。正是离原子核最远的电子与相邻原子的电子相互作用，决定了固体结构的形成方式。
硅晶体与太阳能发电
尽管硅原子有14个电子，但它们的自然轨道排列只允许其中的四个电子被给予、接受或与其他原子共享。这四个外层电子被称为“价”电子，它们在产生光伏效应中起着极其重要的作用。那么什么是光伏效应呢？光伏效应是光伏电池将太阳能转化为可用电能的基本物理过程。太阳光本身是由光子或太阳能粒子组成的。这些光子包含不同数量的能量，对应于太阳光谱的不同波长。
只有当硅处于晶体形态时，太阳能才能转化为电能。大量的硅原子可以通过价电子结合在一起形成晶体。在晶体固体中，每个硅原子通常与四个相邻的硅原子以“共价”键共享其四个价电子中的一个。
固体则由五个硅原子的基本单元组成：原始原子加上与之共享价电子的其他四个原子。在晶体硅固体的基本单位中，一个硅原子与四个相邻原子中的每一个共享其四个价电子。固态硅晶体由五个硅原子组成的规则系列单元组成。这种规则而固定的硅原子排列被称为“晶格”
- 发表于 2021-10-11 12:23
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- 分类：科学
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