室內光源和太陽光的區別在哪裡,室內光可以驅動太陽能設備嗎?

中科院物理所 發佈 2022-04-30T11:14:41.685311+00:00

請問室內光源和太陽光的區別在哪裡,室內光可以驅動太陽能設備嗎?答:室內光源和太陽光的不同主要在於光譜分布不同。

請問室內光源和太陽光的區別在哪裡,室內光可以驅動太陽能設備嗎?

答:

室內光源和太陽光的不同主要在於光譜分布不同。我們知道光其實是一種電磁波,而電磁波可以有不同的波長;對於不同的光,其組成中不同波長的電磁波的「含量」不同,通過光譜分析的方法,可以得到不同波長的電磁波的「含量」,這一含量用光照強度(也就是能量)來表示。下圖給出了日光和幾種常見室內光源的光譜,我們可以很清楚地看到其光譜組成大不相同。

至於說室內光能不能驅動太陽能設備,要回答這個問題首先需要說明「太陽能設備」的工作原理。一般太陽能設備是指矽光電池,而矽光電池的工作原理是所謂的「光生伏特效應」:當光照射到矽光電池上時,光的能量會被電池吸收(嚴格的說,是光子能量被矽晶格吸收),從而使正負電荷(電子受激躍遷形成自由電子,留下帶正電的空穴)分離並在電池兩端聚集,電池內部產生電場,從而形成電勢差。如果用導線將電池的兩端接起來,那麼由於電勢差的存在,就會有電流流過導線(這時的電流稱為短路電流)。要使光子的能量能夠被吸收,需要光的波長滿足一定條件,對於矽光電池而言,波長需要在400~1100nm的範圍內才能被有效吸收。結合上圖,我們發現太陽光和室內光都滿足這一條件,所以室內光也能驅動太陽能設備。值得說明的是,不同波長的光,其光能被電池吸收轉化為電能的比率是不一樣的。同等光照強度下,不同波長λ對應的短路電流()大小如下圖所示:

參考文獻:

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