太阳能电池发电原理
太阳能电池发电原理
太阳能电池发电原理
太阳能电池是一种能够将太阳光能转化为电能的装置，它是利用光生电效应将
太阳能转换为电能的设备。
太阳能电池是目前最为广泛应用的太阳能利用技术之一，其发电原理主要包括光生电效应和PN结的作用。
光生电效应是太阳能电池发电的基本原理之一。
当太阳光照射到太阳能电池上时，光子会激发半导体材料中的电子，使其跃迁到导带中，形成电子-空穴对。
这
些电子-空穴对在电场作用下会分离，从而产生电流。
这一过程是光生电效应的基
本原理，也是太阳能电池能够将太阳能转化为电能的关键。
另一个重要的原理是PN结的作用。
太阳能电池的主要材料是硅，它是一种半
导体材料。
在太阳能电池中，硅材料被掺杂成P型和N型半导体，形成PN结。
当太阳光照射到PN结上时，光子的能量会激发P型半导体中的电子跃迁到N型半导体中，从而在PN结中形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对在电场的作用下会分离，形成电流，从而产生电能。
除了光生电效应和PN结的作用外，太阳能电池的发电原理还涉及到电荷传输、电场效应等物理过程。
当光子激发出电子-空穴对后，电子会沿着外部电路流动，
从而产生电流。
同时，PN结中的电场会加速电子和空穴的分离，提高电能的转化
效率。
总的来说，太阳能电池的发电原理是基于光生电效应和PN结的作用，通过光
子激发电子-空穴对，产生电流，最终将太阳能转化为电能。
这一技术在可再生能
源领域具有重要的应用前景，能够为人类提供清洁、可持续的能源。
随着科学技术的不断进步，太阳能电池的效率和成本将会不断提高，为太阳能发电技术的发展带来更多的机遇和挑战。
太阳能电池工作原理
太阳能电池工作原理太阳能电池，又称太阳能光电池或光伏电池，是利用光电效应将太阳光转化为电能的一种设备。
它是现代可再生能源中的重要组成部分，可以转换光能为直流电能，在太阳能产业、航天航空领域以及日常生活中各种应用中起到重要的作用。
本文将介绍太阳能电池的工作原理及其基本构成。
一、太阳能电池的工作原理太阳能电池的工作原理基于光电效应。
光电效应是指当光线照射在某些物质上时，部分光子的能量被吸收，激发物质中的自由电子，使其跃迁到能量更高的能级，从而产生电荷分离。
太阳能电池的关键部件是光敏材料，它可以吸收太阳光中的能量，产生电子-空穴对，从而生成电流。
二、太阳能电池的基本构成太阳能电池由多个功能性层叠组成，以实现高效的光电转换。
主要组件包括以下几个部分：1. 光敏材料层：光敏材料层是太阳能电池最关键的部分，负责将太阳光的能量吸收并转化为电荷载流子。
常见的光敏材料有硅(Si)、硒化铟镓(InGaSe)等。
2. 电荷分离层：电荷分离层可以将光敏材料中产生的电子和空穴分离开来，使它们能够在电池中流动，产生电流。
一般使用势垒结构或电场势能等原理实现电荷分离。
3. 电子传导层：电子传导层用于传递光敏材料中产生的电子流，以便将其引导至外部电路中。
常用的材料有导电聚合物、金属氧化物等。
4. 空穴传导层：空穴传导层类似于电子传导层，负责传递光敏材料中产生的空穴流。
常用的材料有导电聚合物、氧化锌等。
5. 透明导电层：透明导电层位于太阳能电池的顶部，起到保护光敏材料和导电层不受外界环境的影响，并提供电流输出的通道。
常用的材料有氧化铟锡(ITO)等。
6. 基底/衬底：基底或衬底是太阳能电池的承载材料，通常由玻璃、聚合物或金属等组成。
它提供了电池的机械强度和结构支撑，并起到反射、传导等功能。
三、太阳能电池的工作过程当太阳光照射到太阳能电池上时，光子的能量被光敏材料吸收，产生电子-空穴对。
电荷分离层将电子和空穴分离，并引导它们流向电池的正负极。
太阳能发电原理
太阳能发电原理1、原理概述太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转换成电能的一种可再生清洁发电机制。
当光线照射到太阳能电池表面时，一部分光子被太阳电池板反射掉，另一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给硅原子，使电子发生越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差。
当外部接通电路时，在该电压的作用下，则会有直流电流流过外部电路产生一定的输出功率。
通常每块太阳能电池组件输出的直流电压较低，一般为35V。
为了提高电压，达到逆变器最佳工作状态的额定输入直流电压，将一定数量的太阳能电池串联到一起形成回路，然后接入逆变器中，逆变器将输入的直流电转换成交流电。
逆变后得到的交流电通过站内的升压变压器升至指定电压后并入电网。
图1 太阳能发电系统原理2、系统部件2.1 太阳电池在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池板占据着举足轻重的地位，它是将太阳能转换成电能核心部件。
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，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。
用于制造太阳能电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子一样，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。
太阳能电池的核心技术就在这个“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，电子接受光子的能量，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。
太阳能电池工作原理
太阳能电池工作原理太阳能电池是一种利用太阳能将光能转化为电能的装置。
它是由多种半导体材料制成的，主要包括P型半导体和N型半导体。
太阳能电池的工作原理是基于光电效应。
一、光电效应光电效应是指当光照射到某些材料表面时，光子与材料相互作用，使得材料上的电子被激发出来。
这些被激发的电子可以通过导体传输，并产生电流。
光电效应是太阳能电池能够工作的基础。
二、工作原理太阳能电池通常由三个主要部分组成：P型半导体、N型半导体和PN结。
1. P型半导体：P型半导体中的杂质被称为“受主”，它的电子结构使得它的电子几乎被填满，带正电的空穴很多。
2. N型半导体：N型半导体中的杂质被称为“施主”，它的电子结构使得它的电子几乎全部被填满，带负电的自由电子很多。
3. PN结：PN结是由P型半导体和N型半导体材料直接接触而形成的结构。
在PN结的交界处，P区的电子和N区的空穴会发生复合，形成电子与空穴共存的区域。
当太阳光照射到太阳能电池上时，光子会穿过透明导电玻璃敲打到PN结上。
光子的能量被PN结中的电子吸收，使得电子跃迁到导带中，同时产生正电的空穴。
由于PN结上的电场作用，电子会被排斥到N区域，空穴会被排斥到P区域。
在电池外部连接的电路中，电子和空穴分别流动，形成电流。
这个电流在外部电路中产生功率，从而为电子设备供电。
三、优点和应用太阳能电池的工作原理使其具有以下优点：1. 环保：太阳能电池使用太阳能作为能源，不会产生任何污染物和温室气体。
2. 长寿命：太阳能电池一般具有较长的使用寿命，可持续发电多年。
3. 可再生：太阳能是无限可再生的能源，使太阳能电池成为一种可持续发展的能源选择。
太阳能电池广泛应用于以下领域：1. 太阳能发电系统：太阳能电池可以用于建造太阳能电站和太阳能屋顶发电系统，为城市和乡村提供清洁能源。
2. 充电设备：太阳能电池常用于户外应急充电设备，如太阳能充电器、太阳能手电筒等。
3. 航天应用：太阳能电池被广泛应用于航天器，为宇航员提供持续可靠的电能。
太阳能发电技术原理及应用全
太阳能发电技术原理及应用全太阳能发电的原理是基于光伏效应，也被称为光电效应。
光伏效应是指当光照射在半导体材料上时，能量传递给半导体中的电子，使得电子从价带跃迁到导带，产生带负电荷的电子和带正电荷的空穴。
这些电子和空穴可以被导线收集，产生电流，从而实现太阳能的转化。
太阳能发电技术有两种主要类型：集中型光伏发电和分布式光伏发电。
集中型光伏发电是指将太阳能集中聚焦在一个点上，以提高能量转化效率。
这种技术主要应用于大型光伏电站，通过使用反射镜和透镜将阳光集中在太阳能电池上。
分布式光伏发电是指将太阳能电池板安装在建筑物的屋顶或其他合适的地方，将太阳能转化为电能供给当地使用。
此外，太阳能发电技术也可以在农业领域应用。
农村地区常常缺乏电力供应，太阳能发电可以提供可靠的电力以满足农业生产的需求，例如给水灌溉、电动机驱动和灯光供给等。
同时，太阳能发电还可以应用于动物农场中，用于饲养设备的供电。
在建筑领域，太阳能发电技术也有广泛应用。
建筑物的屋顶可以安装太阳能电池板，将太阳能转化为电能供给建筑物的照明和电器设备。
这种技术可以减少建筑物对传统电力的需求，降低能源成本，同时也具有环保的特点。
此外，太阳能发电技术还可以应用于无人航空器、电动车等交通工具中。
通过安装太阳能电池板，可以为这些交通工具提供电力，并减少对石油等传统能源的依赖，降低能源成本和环境污染。
总之，太阳能发电技术是一种利用太阳能转化为电能的技术，具有广泛的应用前景。
它可以在能源、农业、建筑和交通等领域发挥重要作用，为人们提供清洁可再生的能源供应，同时减少对传统能源的依赖，降低碳排放和环境污染。
预计随着技术的不断发展，太阳能发电技术将在未来得到更广泛的应用。
太阳能电池的发电原理
太阳能电池的发电原理1. 引言太阳能电池，也称为光伏电池，是一种能够将太阳能直接转换为电能的装置。
它是现代清洁能源的代表之一，具有环保、可再生、持久、无噪音等特点。
本文将详细介绍太阳能电池的发电原理。
2. 太阳能的组成太阳能是指太阳辐射到地球上的能量，主要由光能和热能组成。
而太阳能电池所利用的是太阳的光能。
太阳光线包含了多种波长的光，其中绝大部分是可见光、紫外线和红外线。
可见光是人眼能够看到的光，它的波长范围为380纳米到780纳米之间。
太阳光中的可见光占了很大的比例，因此太阳能电池主要利用的是可见光来产生电能。
3. 半导体材料和PN结太阳能电池主要由半导体材料构成。
半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料，它具有良好的电导性和灵活的电子能带结构。
太阳能电池的核心组件是PN结。
PN结是由P型半导体和N型半导体材料组成的。
P型半导体中的主要载流子是正电子空穴，N型半导体中的主要载流子是自由电子。
当P型和N型半导体通过特殊的工艺组装在一起时，P型区域的电子空穴会向N型区域扩散，而N型区域的自由电子也会向P型区域扩散，形成一个电子空穴复合区域。
在复合区域周围形成了一个电荷分界面，称为PN结。
PN结具有一个关键特性，即表面上的电子与空穴相互复合，形成正负电荷的电位差。
这个电位差在没有外来电路的情况下会形成一个内建电场，也就是一个电势差。
正负电荷之间的电势差产生了一个电场，这个电场在PN结的空间区域中形成了一个电势梯度。
当外界施加一个正向电压，则使得内建电场与外界电场叠加，电场变化的梯度减小，即电势梯度变小；当外界施加一个反向电压，则使得内建电场与外界电场叠加，电场变化的梯度增大，即电势梯度增大。
4. 光吸收和光电效应当光线照射到PN结时，它会被半导体材料吸收并激发其中的电子。
这个过程基于光电效应，即光子的能量可以释放电子。
光电效应涉及到光子与半导体中的电子相互作用。
光子是光的基本粒子，它具有一定的能量。
太阳能电池发电的原理
太阳能电池发电的原理
太阳能电池发电就是将太阳辐射能直接转换为电能，是太阳能利用的主要形式。
其基本原理是将太阳辐射能直接转换为电能，在光能和热能之间实现了能量的相互转化。
其基本形式是半导体材料，如硅、锗等半导体材料，在一定条件下，在光照下，能产生电子和空穴。
利用半导体的这种特性，就可将光能直接转变为电能。
太阳能电池的原理：当太阳光照射到半导体材料上时，半导体材料吸收光能并产生电子和空穴，这些电子和空穴又会被另一对电极分开，形成电流。
由于太阳光谱的不连续性，要使半导体材料吸收全部太阳光的能量并产生电流，是非常困难的。
为了使太阳能电池中产生电流，需要在半导体材料中引入一些杂质。
这是因为这些杂质在光照下能够产生电子和空穴。
将太阳能电池中形成的电子和空穴分别注入到两个电极之间的半导体层中时，它们就会分别发生复合，产生新的电子和空穴。
新产生的电子和空穴又会被注入到另一个电极之中。
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太阳能发电基本原理
太阳能发电基本原理
太阳能电池是利用半导体材料的光电效应，将太阳能转换成电能的装置太阳光照在半导体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。
一、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——动—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—动再转换成电最终转换过程，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。
（2）光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。
太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。
当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。
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太阳能电池发电原理2009-02-16 14:51太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。
也是清洁能源，不产生任何的环境污染。
在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。
制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。
一、硅太阳能电池1．硅太阳能电池工作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。
同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N （negative）型半导体。
黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。
如下图。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。
当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。
N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。
达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。
然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。
(如下图所示）由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。
但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n 结（如图梳状电极），以增加入射光的面积。
另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。
为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜（如图），将反射损失减小到5％甚至更小。
一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。
2．硅太阳能电池的生产流程通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。
上述方法实际消耗的硅材料更多。
为了节省材料，目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。
此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。
化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。
但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在晶粒间形成空隙。
解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。
多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。
三、纳米晶化学太阳能电池在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的，但由于成本居高不下，远不能满足大规模推广应用的要求。
为此，人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索，而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。
以染料敏化纳米晶体太阳能电池（DSSCs）为例，这种电池主要包括镀有透明导电膜的玻璃基底，染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分。
阳极：染料敏化半导体薄膜（TiO2膜）阴极：镀铂的导电玻璃电解质：I3-/I-如图所示，白色小球表示TiO2，红色小球表示染料分子。
染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入到紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电流。
纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。
其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上。
但由于此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。
四、染料敏化TiO2太阳能电池的手工制作1.制作二氧化钛膜(1)先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨(2)接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂膜(3)把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结10～15分钟，然后冷却2.利用天然染料为二氧化钛着色如图所示，把新鲜的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶，加一汤匙的水并进行挤压，然后把二氧化钛膜放进去进行着色，大约需要5分钟，直到膜层变成深紫色，如果膜层两面着色的不均匀，可以再放进去浸泡5分钟，然后用乙醇冲洗，并用柔软的纸轻轻地擦干。
3.制作正电极由染料着色的TiO2为电子流出的一极（即负极）。
正电极可由导电玻璃的导电面（涂有导电的SnO2膜层）构成，利用一个简单的万用表就可以判断玻璃的那一面是可以导电的，利用手指也可以做出判断，导电面较为粗糙。
如图所示，把非导电面标上‘+’，然后用铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨。
4.加入电解质利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质，它主要用于还原和再生染料。
如图所示，在二氧化钛膜表面上滴加一到两滴电解质即可。
5.组装电池把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质，然后把正电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。
把两片玻璃稍微错开，用两个夹子把电池夹住，两片玻璃暴露在外面的部分用以连接导线。
这样，你的太阳能电池就做成了。
6.电池的测试在室外太阳光下，检测你的太阳能电池是否可以产生电流。
When you are old and grey and full of sleep, And nodding by the fire, take down this book, And slowly read, and dream of the soft look Your eyes had once, and of their shadows deep; How many loved your moments of glad grace, And loved your beauty with love false or true, But one man loved the pilgrim soul in you,And loved the sorrows of your changing face; And bending down beside the glowing bars, Murmur, a little sadly, how love fledAnd paced upon the mountains overheadAnd hid his face amid a crowd of stars.The furthest distance in the worldIs not between life and deathBut when I stand in front of youYet you don't know thatI love you.The furthest distance in the worldIs not when I stand in front of youYet you can't see my loveBut when undoubtedly knowing the love from both Yet cannot be together.The furthest distance in the worldIs not being apart while being in loveBut when I plainly cannot resist the yearningYet pretending you have never been in my heart. The furthest distance in the worldIs not struggling against the tidesBut using one's indifferent heartTo dig an uncrossable riverFor the one who loves you.倚窗远眺，目光目光尽处必有一座山，那影影绰绰的黛绿色的影，是春天的颜色。
周遭流岚升腾，没露出那真实的面孔。
面对那流转的薄雾，我会幻想，那里有一个世外桃源。
在天阶夜色凉如水的夏夜，我会静静地，静静地，等待一场流星雨的来临…许下一个愿望，不乞求去实现，至少，曾经，有那么一刻，我那还未枯萎的，青春的，诗意的心，在我最美的年华里，同星空做了一次灵魂的交流…秋日里，阳光并不刺眼，天空是一碧如洗的蓝，点缀着飘逸的流云。
偶尔，一片飞舞的落叶，会飘到我的窗前。
斑驳的印迹里，携刻着深秋的颜色。
在一个落雪的晨，这纷纷扬扬的雪，飘落着一如千年前的洁白。
窗外，是未被污染的银白色世界。
我会去迎接，这人间的圣洁。
在这流转的岁月里，有着流转的四季，还有一颗流转的心，亘古不变的心。