自然辩证法论文 唯物辩证法.doc

物理电子学的唯物辩证法研究 XX （河南大学物理与电子学院 河南开封 475004） 摘要：物理电子学是近代物理学,电子学,光学,光电子学,量子电子学及相关技术与学科的交叉与融合,主要在电子工程和信息科学技术领域进行基础和应用研究.激光的发明标志着电子学的工作频段延伸到了光学频段,产生了光电子学,导波光学与集成光学等新兴学科分支,并已成为电子信息科学发展新技术的基础.近年来本学科发展特别迅速,促进了电子科学与技术其它二级学科以及信息与通信系统,光学工程等相关一级学科的拓展,形成了若干新的科学技术增长点,如光波与光子技术,信息显示技术与器件,高速光通信系统与网络等,成为二十一世纪信息科学与技术的重要基石之一. 　物理电子学研究粒子物理、等离子体物理、激光等物理前沿对电子工程和信息科学的概念和方法所产生的影响，及由此而形成的电子学的新领域和新生长点。本学科重研究在强辐照、低信噪比、高通道密度等极端条件下，处理小时间尺度信号的技术，以及这些技术在广泛领域内的应用前景。 引言 在物理电子学领域中，光电子学是个很重要的方向，在联系人类与自然越来越和谐的领域里，光电子学无疑会是让科研工作者和环保主义者很兴奋的，在解决能源与环境问题上，光电子学很好的吸引了人们的眼球，其中太阳能电池的出现，是人类看到了福音，太阳能电池领域在现阶段以及在将来都将会是一个不管是众多国家还是众多企业都会考虑投入的一个领域。 能源危机是当前世界各国最关心的焦点之一，传统的化石能源支撑了人类至今的工业化。但是这是一种有限的资源，据《BP世界能源统计2007》估计，按照目前的使用状况，全球石油还可以开采42年，天然气还可以开采63年，煤炭还可以开采295年。另一方面，化石能源的开采带来的环境的恶化。《京都议定书》为此制订了限制温室气体排放的时间表，人类社会和经济的持续发展，在要求节约能源的同时，急需开发新能源，尤其是可再生的绿色能源，其中太阳能的直接利用被认为是最佳的选择之一。目前，太阳能的利用有许多途径，直接的如太阳能热水器，太阳能电池等，间接的可以包括风力发电，水力发电，生物能等这是科技工作者应当作出贡献的领域。 电池行业是２１世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔。在电池行业中，最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能电池，太阳能电池的研究与开发越来越受到世界各国的广泛研究重视【2】。 2太阳能电池的原理及发展 2.1什么是太阳能电池太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器 收稿日期：　　　　　 作者简介：XX（1986－　），男，湖南湘乡人，XXXX物理与电子学院硕士研究生，主要研究方向：物理电子学。　 件，光照射半导体产生电压，其反应成为光生伏特效应，太阳能电池所用半导体材料，和其他介于导体和绝缘体之间的半导体材料一样，半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成，半导体硅原子的外层有4个电子，按固定轨道围绕原子核转动。当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个“空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示；如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P－N结。太阳能电池的奥妙就在这个“结”上，P－N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光能，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向P型区移动，使P型区带正电。这样，在P－N结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。这种现象就是上面所说的“光生伏打效应”。如果这时分别在P型层和N型层焊上金属导线，接通负载，则外电路便有电流通过，如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 2.2太阳能电池的工作原理 　 太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 　　太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。 　　（1） 光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20