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太阳能电池，太阳能飞机，太阳能汽车，这些都是通过阳光转换为电的，但具体是一个怎样的过程呢？如果你不是一目十行，那就很容易理解。

　　跟半导体有关

　　硅真是一个好东西，计算机、IT离不开它，太阳能发电也离不开它。

　　硅原子的Zui外层有4个电子，这是不完美的结构，要想发不离8，硅原子的Zui外层迫切需要达到8个电子，为此，它们不得不抱团取暖，互相借力，当很多硅原子在一起时，每个硅原子共享相邻的4个硅原子的4个电子，也把自身Zui外层的4个电子共享出去，如此，它们组成了稳定的硅晶体。

　　硅晶体化学性质非常稳定。在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。

　　硅晶体是不良导体，因为它没有无所事事的自由电子，现在，我们就来改造它。磷原子（P）的Zui外层有5个电子，把磷原子掺杂进硅晶体，那么硅晶体显然就多出了一个自由电子。

　　磷原子拿出4个电子与相邻4个硅原子共享后，还剩余一个电子，它是自由的。

　　硅晶体中无数的硅原子被磷原子取而代之，就多出了很多的自由电子，于是，它就导电了。此时，我们已经做成了一个半导体，它的名字叫“N型半导体”，为了让你一辈子都能记住N型半导体的由来，你可以把“N”想象成一个百无聊奈的自由电子在走“N”字型闲逛。

　　以上，是掺杂有5个Zui外层电子的磷原子，那么，假如掺杂的是Zui外层只有3个电子的铝（AI）呢？

　　掺杂铝原子后，显然，就缺少了一个电子了，这就像一个没有被填满的洞，我们叫它“空穴”。

　　硅晶体掺杂诸如铝、硼这样的三价原子后，就制成了另一种半导体，叫做“P型半导体”，为了记住它，我们可以把“P”想象成一个需要电子去填充的空穴。

　　P型半导体也是导电的，这是因为，施加外电场后，P型半导体中的电子会逆电场方向依次填补空穴，呢，空穴也就沿电场方向移动，于是，电流产生了。

　　PN结

　　说了半天的N型半导体和P型半导体，它俩有啥用？非常有用，如果你把它俩对接在一起的话。

　　如果一块半导体晶体的一侧是N型半导体，另一侧是P型半导体，那么中间相连的接触面就叫PN结。

　　PN结是许多电子元件，例如二极管、各种晶体管的物质基础。而晶体管被认为是现代历史上Zui伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术，汽车和电话等发明相提并论。

　　现在我们已经知道，在N型半导体中，自由电子的浓度很高，而在P型半导体中，空穴的浓度很高。根据扩散的原理，物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。

　　在PN结中，会有很多自由电子从N型半导体中扩散到P型半导体中，带来的结果是，本来N型半导体是电中性的，不带电，但因为失去一部分电子后，就带正电了。

　　而在P型半导体中，因为很多自由电子跑过来，填满了不少空穴，导致空穴浓度降低了，本来P型半导体也是电中性的，现在多出了很多电子，带上了负电。

　　PN结中，一侧带上正电，一侧带上负电，于是就在接触面形成了一个内部的电场。

　　阳光是怎么发电的？

　　说完了PN结，和PN结里面的内电场，现在，我们终于可以进入正题--阳光是怎么变成电流的？

　　在光电效应中，我们知道，一定频率以上的光可以从金属中打出电子。这告诉我们，光的能量是可以作用在电子上。

　　当太阳光照射到一般的半导体上时，会产生电子与空穴对，即，阳光在半导体中产生一个自由电子时，就会产生一个空穴，因为电子在阳光能量的作用下离开本该待的位置，成为自由电子时，那个位置必然缺乏一个电子，空穴就产生了。

　　在一般的半导体中，阳光产生的自由电子和空穴很快就结合在一起了，自由电子和空穴的生命周期很短。

　　在PN结半导体中，就不同了。

　　因为PN结中有内电场，当太阳光在PN结中产生电子和空穴对时，电子会在内电场的作用下，向N型半导体中移动，同理，空穴向P型半导体中移动。

　　此时，如果PN结两端接通导线，就可以产生电流了。

　　以上，就是太阳能发电的原理。下图为示意图：

　　光伏并网发电系统的运行过程中，很容易发生孤岛效应，当电网系统断电时，光伏并网在逆变器的作用下，形成独立的供电系统，引起供电孤岛。为了光伏并网发电系统的安全性，提出防孤岛保护的措施，一旦防孤岛保护检测到潜在的孤岛效应，会在2s内完成逆变器解列，预防孤岛破坏。防孤岛保护措施中，可以分为主动检测和被动检测两种方法，文章以主动检测为例，分析防孤岛保护在光伏并网发电系统中的应用。防孤岛保护的主动检测中，对逆变器有一定的要求，主动检测逆变器在孤岛效应中的反应时间，具体判断标准如表1所示。

　　按照表1所述的标准，针对光伏并网发电系统内的防孤岛保护，设计频率检测方法，使防孤岛保护主动检测电网内的频率变化，逆变器能够在规定的时间内完成防孤岛保护。防孤岛保护对主动检测方法的应用，可以借助仿真实验，观察电网内的负载数据，预测电网是否潜在断电的可能性，进而控制逆变器，保护光伏并网发电系统。孤岛效应对光伏并网发电系统的危害比较大，不仅影响了系统的供电效益，还能引发安全事故，无法保障工作人员的安全，防孤岛保护是光伏并网发电系统中不可缺少的安全保护技术，避免光伏并网发电系统受到电网的影响，维护光伏并网的可靠性。