Иллюстрация принципа работы солнечных панелей
Иллюстрация принципа работы солнечных панелей
Солнечная энергия является лучшим источником энергии для человечества, а ее неисчерпаемые и возобновляемые характеристики определяют, что она станет самым дешевым и наиболее практичным источником энергии для человечества. Солнечные панели — это чистая энергия без какого-либо загрязнения окружающей среды. Оптоэлектроника Dayang быстро развивалась в последние годы, является наиболее динамичной областью исследований, а также одним из самых громких проектов.
Метод изготовления солнечных панелей в основном основан на полупроводниковых материалах, и его принцип работы заключается в использовании фотоэлектрических материалов для поглощения световой энергии после реакции фотоэлектрического преобразования. В зависимости от различных используемых материалов можно разделить на: солнечные элементы на основе кремния и тонкие -пленочные солнечные элементы, сегодня в основном поговорим о солнечных панелях на основе кремния.
Во-первых, кремниевые солнечные панели
Принцип работы и структурная схема кремниевого солнечного элемента. Принцип выработки энергии на солнечных элементах заключается в основном в фотоэлектрическом эффекте полупроводников, а основная структура полупроводников выглядит следующим образом:
Положительный заряд представляет атом кремния, а отрицательный заряд представляет четыре электрона, вращающихся вокруг атома кремния. Когда кристалл кремния смешан с другими примесями, такими как бор, фосфор и т. д., при добавлении бора в кристалле кремния образуется отверстие, и его образование можно увидеть на следующем рисунке:
Положительный заряд представляет атом кремния, а отрицательный заряд представляет четыре электрона, вращающихся вокруг атома кремния. Желтым цветом обозначен внедренный атом бора, поскольку вокруг атома бора всего 3 электрона, поэтому образуется синяя дыра, показанная на рисунке, которая становится очень нестабильной, поскольку в ней нет электронов, и ее легко поглощать и нейтрализовать. , образуя полупроводник P (положительного) типа. Точно так же, когда атомы фосфора включаются, поскольку атомы фосфора имеют пять электронов, один электрон становится очень активным, образуя полупроводники N (отрицательного) типа. Желтые — ядра фосфора, красные — избыточные электроны. Как показано на рисунке ниже.
Полупроводники P-типа содержат больше дырок, а полупроводники N-типа содержат больше электронов, поэтому при объединении полупроводников P-типа и N-типа на поверхности контакта, которая является PN-переходом, образуется разность электрических потенциалов.
Когда полупроводники P-типа и N-типа объединяются, в межфазной области двух полупроводников образуется специальный тонкий слой), причем сторона интерфейса P-типа заряжена отрицательно, а сторона N-типа заряжена положительно. Это связано с тем, что полупроводники P-типа имеют множество дырок, а полупроводники N-типа имеют много свободных электронов, и существует разница в концентрации. Электроны в N-области диффундируют в P-область, а дырки в P-области диффундируют в N-область, образуя «внутреннее электрическое поле», направленное от N к P, предотвращая тем самым протекание диффузии. После достижения равновесия образуется такой специальный тонкий слой, образующий разность потенциалов, который и есть PN-переход.
Когда пластина подвергается воздействию света, дырки полупроводника N-типа в PN-переходе перемещаются в область P-типа, а электроны из области P-типа перемещаются в область N-типа, в результате чего возникает ток от область N-типа в область P-типа. Тогда в PN переходе образуется разность потенциалов, образующая питание.