近日，印度建成了一個(gè)完全依靠太陽(yáng)能供電的飛機(jī)場(chǎng)。飛機(jī)場(chǎng)的電全部由太陽(yáng)能板所產(chǎn)生的電量提供，這個(gè)機(jī)場(chǎng)現(xiàn)在已經(jīng)可以完全脫離傳統(tǒng)的電力供應(yīng)。

　　這個(gè)太陽(yáng)能機(jī)場(chǎng)建在印度南部喀拉拉邦科欽，科欽國(guó)際機(jī)場(chǎng)現(xiàn)在成為了全球第一個(gè)完全由太陽(yáng)能來(lái)供應(yīng)電力的機(jī)場(chǎng)?？茪J機(jī)場(chǎng)是印度首個(gè)國(guó)際機(jī)場(chǎng)，據(jù)2012年的統(tǒng)計(jì)，它印度第四繁忙的機(jī)場(chǎng)，有第七繁忙的國(guó)際客運(yùn)量。
　　眾所周知，人類(lèi)的發(fā)展需要尋找能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的新型的清潔能源，其中一個(gè)重要的方面就是對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用。科欽機(jī)場(chǎng)用太陽(yáng)能來(lái)供應(yīng)電力的改造就是一次很好的實(shí)踐。
　　太陽(yáng)能電池是一種直接將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能的電子器件。太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)是怎樣的？它又是如何將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的呢？
太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)
　　太陽(yáng)能電池是一種直接將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能的電子器件。光線照射在太陽(yáng)能電池上產(chǎn)生出光生電流和電壓，從而獲得電功率。這一轉(zhuǎn)變過(guò)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(dòng)到外電路中，釋放出額外的這部分能量，再回到太陽(yáng)能電池中。

　　太陽(yáng)能電池工作的基本過(guò)程：
　　產(chǎn)生光生載流子——收集光生載流子從而產(chǎn)生電流——產(chǎn)生較大的光生電壓——將產(chǎn)生的功率分配給負(fù)載及寄生電阻。
光生電流的過(guò)程
　　在太陽(yáng)能電池中產(chǎn)生“光生電流”包括兩個(gè)重要的過(guò)程。首先是吸收入射光子產(chǎn)生電子空穴對(duì)。當(dāng)入射光子的能量高于帶隙間能量時(shí)可以產(chǎn)生電子空穴對(duì)。p型材料中的電子與n型材料中的空穴將在與少子壽命相當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)，以相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)存在，直到復(fù)合。當(dāng)載流子復(fù)合后，光生電子空穴對(duì)將消失，沒(méi)有電流和功率產(chǎn)生。
　　接下來(lái)是pn結(jié)收集這些光生載流子的過(guò)程。采用pn結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的自建電場(chǎng)，可以在空間上分離電子與空穴從而阻止其復(fù)合。當(dāng)光生少子到達(dá)pn結(jié)邊緣，將被自建電場(chǎng)迅速所驅(qū)動(dòng)，迅速通過(guò)pn結(jié)，成為多數(shù)載流子。當(dāng)太陽(yáng)能電池的基極與發(fā)射極相聯(lián)（即電池被短路）時(shí)，光生載流子將通過(guò)外電路。
光生伏特效應(yīng)
　　對(duì)光生載流子的收集并不能直接對(duì)產(chǎn)生功率做出貢獻(xiàn)，除了電流，還要有電壓，才能形成功率的產(chǎn)生。太陽(yáng)能電池中的電壓由“光伏效應(yīng)”產(chǎn)生。 
　　對(duì)光生載流子的收集過(guò)程使得在pｎ結(jié)中ｎ型一側(cè)聚集電子，在ｐ型一側(cè)聚集空穴。在短路電流狀態(tài)下，載流子流出器件形成光生電流。
　　如果光生載流子被阻止流出太陽(yáng)能電池，則對(duì)光生載流子的收集使得pn結(jié)的n型一側(cè)電子數(shù)目增加，同時(shí)ｐ型一側(cè)的空穴數(shù)目增加。這種電荷的分離在pn結(jié)上產(chǎn)生了一個(gè)方向與自建電場(chǎng)相反的電場(chǎng)，從而消弱了凈電場(chǎng)。
　　產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)正向擴(kuò)散電流來(lái)說(shuō)是一個(gè)勢(shì)壘，而電場(chǎng)的削弱增加了擴(kuò)散電流，當(dāng)pn結(jié)上產(chǎn)生新的電勢(shì)，一個(gè)新的平衡隨即產(chǎn)生。
中國(guó)需要大力發(fā)展太陽(yáng)能
　　同國(guó)外相比，我國(guó)的能源系統(tǒng)更加不具備可持續(xù)發(fā)展特點(diǎn)。
　　能源枯竭的威脅可能來(lái)的更早。人口多，人均資源占有量?jī)H及世界的一半，石油和天然氣資源僅占世界人均量的17.1％和13.2％；加之能源利用技術(shù)落后，效率低下，能耗高，枯竭速度可能會(huì)比國(guó)外更加迅速，能源匱乏的威脅可能來(lái)的更早。
　　能源供需缺口將越來(lái)越大。2020年全國(guó)需求量27億噸TOE，尚缺4.8億噸標(biāo)煤；2050年一次需求量達(dá)到40億噸標(biāo)煤，缺口達(dá)10億噸標(biāo)煤，短缺25％以上。
　　過(guò)度依賴(lài)煤炭，環(huán)境影響更加嚴(yán)重。煤炭幾乎滿足了我國(guó)一次能源需求的70％，66％的城市大氣顆粒物的含量和22％的城市的二氧化硫含量均超過(guò)國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在冬季這些污染物的濃度更大，通常為夏季的2倍。環(huán)境專(zhuān)家估計(jì)，大氣中90％的二氧化硫和70％的煙塵來(lái)自于燃煤。
　　煤廢料的處理仍是問(wèn)題。煤炭開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中產(chǎn)生的大量的矸石、腐蝕性水、煤泥、灰渣和飛灰等，已構(gòu)成對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的危害，成為制約所在地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)制約因素。
　　人類(lèi)的發(fā)展需要尋找能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的新型的清潔能源，其中一個(gè)重要的方面就是太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用。

潛力無(wú)窮的太陽(yáng)能應(yīng)用

圖文簡(jiǎn)介

近日，印度建成了一個(gè)完全依靠太陽(yáng)能供電的飛機(jī)場(chǎng)。飛機(jī)場(chǎng)的電全部由太陽(yáng)......