“充电桩杀手”出现？太阳能会引领电动汽车补

大家好，我是电动车公社的社长。

最近，在一段网传视频中，一台贴着小米logo的概念车，打开行李架竟然能升起来一束像扇子一样打开的太阳能充电板，犹如孔雀开屏。虽然视频有点假，但这阵势已经有了一种科幻电影的感觉。

而前段时间刚刚发布的小鹏P5，高配车型也能选装太阳能车顶，行驶过程中，可以利用太阳光的能量为车载电器（包括香氛、扬声器等等）提供电能，停车时如果车内温度过高，还可以直接驱动鼓风机，为车内持续降温。

实际上小鹏P7的太阳能车顶“并不孤单”的，在高配Aion S、新版索纳塔HEV、新版丰田普锐斯PHEV等众多车型上，都能发现太阳能车顶的身影。

恰好社长最近的文章里，也收到了一位小伙伴的留言：以后电车就用光充电了，还换什么电？

想象一下，以后的电动车都头顶“向日葵”，完全不用再插枪充电的场景……

好像的确是挺香的。

不过回到现实中，太阳能车顶真的能代替充电桩给电动车补能吗？未来会如何发展？

光伏电池又是怎么把光变成电的？

社长恰好有个朋友是学光伏专业、又做了几年光伏行业研究员，在一顿烧烤的威逼利诱之下，给我讲了很多。今天的内容有些硬核，大家缓慢食用。

01.光怎么变成电？

如今我们所大规模应用的光伏电池都是基于半导体制成的，不过半导体到底是什么东西？

铜、铁、铝这种能导电的材料是导体，橡胶、塑料、石头这种不导电材料是绝缘体。

从定义上来说，半导体是指的导电性介于导体和绝缘体之间的物质。

光看定义的话是不是还是觉得云里雾里，不知所云？

不过没关系，社长来给大家举一个例子。

一个原子就像一个迷你的太阳系，由许多带负电的电子围绕着带正电的原子核组成。

高中物理中讲过，物质导电的必要条件是物质拥有能自由移动的带电微粒。

从微观来看，如果一个原子最外层有8个电子，电子就会在自己的轨道内稳定运行，既不容易失去电子也不容易得到电子，从宏观来看，其导电性就会很差。

硅是我们目前各种半导体材料中用得最多、影响力也最大的一种材料，说硅是半导体产业的基石也毫不为过。

硅原子的最外层有4个电子，都是可以自由移动的，按理来说硅的导电性能应该很不错才对，但事实上晶体硅几乎不导电，社长最开始怎么也想不通。

后来看到了晶体硅的结构示意图，社长恍然大悟。

晶体硅由无数个硅原子组成，硅原子与硅原子之间像手牵手一样，最终每个硅原子都“找到了朋友”，巧妙地凑成了最外层8个电子的稳定状态。这时晶体硅内部的电子被“锁”的死死的，没有可以自由移动的电子。

如果我们强行“塞”给晶体硅一个可以自由电子，晶体硅是不是就能导电了？

磷原子很适合当这个“捣蛋鬼”！它最外层有5个电子，恰好比硅多一个。

把磷原子“塞”进晶体硅里之后，恰好多了一个“没人要”的电子，而这个多出来的电子恰恰赋予了晶体硅导电的能力。

同理，硼原子最外层有3个电子，相比硅来说少一个电子。

把硼原子“塞”进晶体硅里，就形成了电子空穴，电子空穴也可以被视为可自由移动的带电粒子，所以掺杂了硼的晶体硅也可以导电。

如果我们把硅一端掺杂硼，另一端掺杂磷，就相当于把原本中性的硅，人为制造了一个正负极（我们通常把它称为“PN结”）。

PN结的负极里由于掺杂了磷，存在大量带负电的电子；正极里由于掺杂了硼，存在大量带正电的电子空穴。

当太阳光照射到PN结上的时候，神奇的现象发生了！光激发了PN结内部的活性，让电子空穴在正极的一端聚集，而电子在负极的一端聚集，光照强度越大，聚集在两极的带电粒子就越多。

电子和电子空穴渴望两两结合、相互抵消，这时我们推波助澜，用导线将PN结的两极连接起来，创造一个通道，电流就会顺着导线从正极流向负极。

文章来源：《太阳能学报》 网址: http://www.tynxbzz.cn/zonghexinwen/2021/1023/1484.html