Ілюстрація принципу роботи сонячних батарей
Ілюстрація принципу роботи сонячних батарей
Сонячна енергія є найкращим джерелом енергії для людства, а її невичерпні та відновлювані характеристики визначають те, що вона стане найдешевшим і найпрактичнішим джерелом енергії для людства. Сонячні батареї – це чиста енергія, яка не забруднює навколишнє середовище. Dayang Optoelectronics стрімко розвивається в останні роки, є найдинамічнішим напрямом досліджень, а також одним із найгучніших проектів.
Метод виготовлення сонячних панелей в основному базується на напівпровідникових матеріалах, і його принцип роботи полягає у використанні фотоелектричних матеріалів для поглинання енергії світла після реакції фотоелектричного перетворення, відповідно до різних використовуваних матеріалів, їх можна розділити на: сонячні елементи на основі кремнію та тонкі плівкові сонячні батареї, сьогодні головним чином поговоримо про сонячні панелі на основі кремнію.
По-перше, кремнієві сонячні панелі
Принцип роботи та схема структури кремнієвих сонячних елементів. Принцип генерації енергії сонячними елементами полягає в основному в фотоелектричному ефекті напівпровідників, а основна структура напівпровідників така:
Позитивний заряд представляє атом кремнію, а негативний заряд — чотири електрони, що обертаються навколо атома кремнію. Коли кристал кремнію змішується з іншими домішками, такими як бор, фосфор тощо, коли додається бор, у кристалі кремнію буде отвір, і його утворення можна віднести до наступної фігури:
Позитивний заряд представляє атом кремнію, а негативний заряд — чотири електрони, що обертаються навколо атома кремнію. Жовтий колір позначає включений атом бору, тому що навколо атома бору є лише 3 електрони, тому він утворить синю діру, показану на малюнку, яка стає дуже нестабільною, оскільки немає електронів, і її легко поглинати електрони та нейтралізувати , утворюючи напівпровідник типу P (позитивний). Подібним чином, коли атоми фосфору включені, оскільки атоми фосфору мають п’ять електронів, один електрон стає дуже активним, утворюючи напівпровідники N(негативного) типу. Жовті — це ядра фосфору, а червоні — надлишок електронів. Як показано на малюнку нижче.
Напівпровідники P-типу містять більше дірок, тоді як напівпровідники N-типу містять більше електронів, тому, коли напівпровідники P-типу та N-типу комбінуються, на контактній поверхні, яка є PN-переходом, утворюється різниця електричних потенціалів.
Коли напівпровідники P-типу та N-типу поєднуються, у міжфазній області двох напівпровідників утворюється особливий тонкий шар), причому сторона P-типу на поверхні розділу заряджається негативно, а сторона N-типу – позитивно. Це пов’язано з тим, що напівпровідники P-типу мають кілька дірок, а напівпровідники N-типу мають багато вільних електронів, і існує різниця концентрацій. Електрони в області N дифундують в область P, а дірки в області P дифундують в область N, утворюючи «внутрішнє електричне поле», спрямоване від N до P, таким чином перешкоджаючи дифузії. Після досягнення рівноваги утворюється такий особливий тонкий шар для утворення різниці потенціалів, який є PN-переходом.
Коли пластина потрапляє на світло, дірки напівпровідника N-типу в PN-переході переміщуються в область P-типу, а електрони в області P-типу переміщуються в область N-типу, в результаті чого виникає струм з область N-типу в область P-типу. Потім у PN-переході утворюється різниця потенціалів, яка формує джерело живлення.