1985年10月8日，我國第一座太陽能發(fā)電站在甘肅省榆中縣園子鄉(xiāng)建成并正式運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。那么，為什么太陽光能夠轉(zhuǎn)變成電能呢？

　　太陽能是地球上絕大部分能源之“源”。但是，人類只利用了太陽能中極少的一部分。要想將太陽饋贈的“禮物”變得更有用，最好的辦法就是將它轉(zhuǎn)變成更便于利用的有效形式，比如人們?nèi)粘Ｉ钪须x不開的電。

　　利用太陽光來發(fā)電有兩類方式：一類是太陽光直接發(fā)電，叫作太陽能光伏發(fā)電；另一類是太陽光間接發(fā)電，又叫太陽能光熱發(fā)電。

　　在太陽能光熱發(fā)電中，有一種稱為聚光太陽能發(fā)電（簡稱CSP）的技術(shù)，即先用拋物鏡將陽光聚集到充滿合成油的吸熱管上，等到合成油被陽光加熱到約400℃時(shí)，再將熱油輸送至熱交換器里，通過熱交換器加熱循環(huán)水，產(chǎn)生水蒸氣，推動渦輪轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。太陽能光熱發(fā)電與常規(guī)火力發(fā)電原理是類似的，只是熱能不是來自煤炭的燃燒，而是來自太陽光，因此非常潔凈。

　　與太陽能光熱發(fā)電不同，光伏發(fā)電直接將陽光轉(zhuǎn)變成電。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種能吸收陽光產(chǎn)生電能的半導(dǎo)體材料，它的這種特殊本領(lǐng)稱為光伏效應(yīng)。

　　光伏效應(yīng)涉及兩個(gè)最基本的過程，一個(gè)是電子—空穴對的產(chǎn)生，另一個(gè)是電子—空穴對的分離。

　　物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，分子是由原子構(gòu)成的，原子里有電子。半導(dǎo)體也是一種物質(zhì)，它里面也有電子。當(dāng)半導(dǎo)體中的電子吸收陽光后，獲得能量，變得異常“興奮”，就從低能量態(tài)“躍”到高能量態(tài)。由于電子的離開，在低能量態(tài)的位置就留下了電子的一個(gè)“空座位”，科學(xué)家給這個(gè)空座位起名叫作“空穴”。因?yàn)殡娮訋ж?fù)電荷，所以空穴就帶正電荷。這就是電子—空穴對的產(chǎn)生。

　　如果往水里加一點(diǎn)糖，就會變成糖水，加一點(diǎn)鹽就會變成鹽水。同樣，如果在半導(dǎo)體里摻入兩種不同的物質(zhì)，例如加一點(diǎn)磷或者硼，半導(dǎo)體也會變成兩種“味道”不同的半導(dǎo)體，一種稱為n型半導(dǎo)體，另一種則叫p型半導(dǎo)體。如果把n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體接觸在一起，界面上就會形成pn結(jié)。pn結(jié)界面上跨越著內(nèi)建電場，能夠?qū)㈦娮印昭▽Ψ蛛x，指揮所有電子到n型半導(dǎo)體這邊“集合”，空穴則到p型半導(dǎo)體那邊“集合”。這就是電子—空穴對的分離。

　　半導(dǎo)體中的電子在吸收陽光、獲得能量后，便離開“座位”，產(chǎn)生了電子—空穴對。pn結(jié)中的內(nèi)建電場將這些電子—空穴對分離，所有帶負(fù)電荷的電子聚集在一邊，而帶正電荷的空穴聚集在另一邊。在兩邊裝上電極就構(gòu)成了一個(gè)電池，這種電池就叫光伏電池或者叫太陽能電池。這就是陽光直接變成電的過程。