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出品：科普製作：山夕團隊 唐媛監製：科學院計算機網路信息中心世界上首座熊貓外形的光伏電站在山西大同郊外落成，近日已開始正式併網發電。電站由黑白兩種顏色組成。如果從高處俯瞰，熊貓的黑色部分，比如爪子和耳朵，由單晶體硅太陽能電池組成;白色部分由薄膜太陽能電池組成。大同熊貓電站鳥瞰圖（圖片來自網路）據悉，全部投入使用后，電站能在25年內提供32億千瓦時的綠色電力，相當於節約煤炭105.6萬噸，減少二氧化碳排放270萬噸。這隻被網友們成為「世界上最可愛的發電站」是怎麼工作的呢？這主要依靠的是太陽能光伏發電。太陽能光伏發電原理在國際市場硅原材料持續緊張的背景下，薄膜太陽電池已成為國際光伏市場發展的新趨勢和新熱點。太陽光能照射在一些特殊材料上，會引起材料中電子的移動，形成電勢差。太陽能光伏發電，就是依據這個原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。「國寶」發電站（圖片來自新華網）利用光生伏打效應將太陽輻射能直接轉換為電能，即當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被太陽能材料吸收，光子激發電子躍遷至導帶成為自由電子。於是不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生了電位差。有了電壓，就像築高了大壩，如果兩者之間連通，就會形成電流。太陽光光伏發電過程其實就是由光子（光波）轉化為電子、光能量轉化為電能量的過程。太陽能光伏發電示意圖（圖片來自網路）光伏電池的基本結構光線照射在光伏電池上產生出光生電流和電壓，從而獲得電功率。這一轉變過程首先需要材料吸收光線，使電子獲得更高的能量，接著具有更高能量的電子從電池移動到外電路中，釋放出額外的這部分能量，再回到太陽能電池中。太陽能電池工作的基本過程：產生光生載流子——收集光生載流子從而產生電流——產生較大的光生電壓——將產生的功率分配給負載及寄生電阻。太陽能電池工作的基本結構（圖片來自網路）光伏發電電池類型光伏電池分為晶體硅電池和薄膜電池。晶體硅太陽能電池包括單晶硅太陽電池，多晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池。其中，單晶硅太陽電池是當前開發得最快的一種太陽電池，它的構和生產工藝已定型，產品已廣泛用於空間和地面。高純的單晶硅棒是單晶硅太陽電池的原料，硅純度要求99.999％，為了降低生產成本，現在地面應用的太陽電池等採用太陽能級的單晶硅棒，材料性能指標有所放寬。有的也可使用半導體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料，經過復拉製成太陽電池專用的單晶硅棒。熊貓發電站的黑色部分由單晶硅太陽能電池組成（圖片來自網路）薄膜電池顧名思義就是將一層薄膜製備成太陽能電池，目前已經能進行產業化大規模生產的薄膜電池主要有三種：硅基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池（CIGS）、碲化鎘薄膜太陽能電池（CdTe）。硅基薄膜太陽能電池（圖片來自網路）光伏發電的其他用途除了光伏電站外，光伏發電還有很多應用實例，小到太陽能充電器、太陽能路燈、太陽能航標燈，大到太陽能汽車、人造衛星、月球車、太陽能飛行器、光伏建築一體化等。人造衛星的太陽能充電板（圖片來自網路）是目前世界上太陽光伏組件市場出口份額最大的國家之一，目前的太陽能發電產業正步入專業化、規模化和國際化的健康發展軌道。圖片來自網路 「科普」是科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。本文由科普融合創作出品，轉載請註明出處。