Каква е разликата между слънчевите панели?

Слънчевата енергия вече обхваща над 50% от потреблението на енергия в Германия. Очевидно е, че бъдещето на енергетиката - за слънчеви панели. Какви са основните принципи на своята работа?

След като фотоклетки използват почти изключително в пространството, като основен източник на захранване сателити. Тъй като слънчеви панели са все част от живота ни: те обхващат покривите на къщи и автомобили, използвани в ръчни часовници и дори слънчеви очила.

Слънчеви панели © Flickr / O`Connor Юридическия колеж Pix

Но как слънчеви панели функция? Как е възможно да се преобразува енергията на слънчевата светлина в електричество?

основни принципи

Слънчеви панели се състоят от фотоволтаични клетки, опаковани в една обща рамка. Всеки от тях се състои от полупроводников материал, такъв като силиций, който най-често се използва в слънчеви клетки.

Когато лъчите са инцидент на полупроводника, нагретият, частично поглъщане на енергията си. Енергията на приток освобождава електрони вътре в полупроводника. За да бъде фотоклетка прикрепен електрическо поле, което насочва свободните електрони, карайки ги да се движат в определена посока. Този поток от електрони и образува електрически ток.

Видео: Как слънчеви панели работа. Как да се събират слънчеви панели

Ако приложим металните контакти на върха и на дъното фотоклетката да изпратите получения ток през проводника и да я използват за различните устройства. Тока заедно с напрежението на клетката е решена електрическа енергия, произведена от фотоклетка.

силициеви полупроводници

Помислете за процеса на освобождаване на електрони към например силиций. Силициев атом има 14 електроните в три черупки. Първите две обвивки са изцяло запълнени с две и осем електрони, съответно. Третият черупката е наполовина празна - има само 4 електрони.

Видео: Как слънчеви панели работа? TED Ed [IN РУСКАТА]

С това разполага с кристален силиций Формулата се опитва да запълни празнината в третата обвивка, силициевите атоми се опитват да "Споделяне" на електроните със съседите. Въпреки кристален силиций в чист вид - лош проводник, тъй като почти всички свои електрони седят здраво в кристалната решетка.

Следователно, в слънчевите клетки не се използва чист силиций, и кристалите с малки количества, т.е.. Е. Атомите на други вещества се въвеждат в силиция. На милион силициеви атоми имат само един атом, например, фосфорен атом.

В фосфор пет електрони във външната обвивка. Четири от тях кристална форма се дължи на близките силициеви атоми, но петият електрон всъщност остава "висящ" в пространството, без каквито и да било връзки със съседните атоми.

Когато силициеви соларни лъчи падат, електроните му получават допълнителна енергия, която е достатъчна, за да ги отделят от съответните атоми. В резултат на това на "дупките" остават на тяхно място. Освободените електрони се скитат по същия решетка като носители на електрическия ток. Сблъсквайки се с още една "дупка", те го запълни.

Въпреки това, в чист силициеви такива свободни електрони е твърде ниска поради силните връзки на атомите в кристалната решетка. Това е съвсем друго нещо - силиция, легирани с фосфор. За освобождаване на несвързаните електрони в фосфорни атоми, необходими да оказва много по-малко количество енергия.

Повечето от тези електрони станат свободни носители, които могат ефективно да ръководят и да се използват за генериране на електричество. В процеса на добавяне на примеси за подобряване на химични и физични свойства на веществото се нарича допинг.

Фосфор дотирани силициеви атоми става по електронен път от п-тип полупроводник (думата «негативна», защото отрицателния заряд на електроните).

Силиконовата също е легиран с бор, който има само три електрони в своята външна обвивка. Резултатът е р-тип полупроводникови а (от «положителен»), където има свободен от положително заредени "дупки".

Слънчева батерия зарядно

Какво се случва, когато комбинирате п-тип полупроводник с с р-тип полупроводници една? Първият от тях е създадена много свободни електрони, а вторият - много дупки. Електроните са склонни как да запълни дупката възможно най-скоро, но ако това е така, както на полупроводника стане електрически неутрални.

Вместо това, когато проникването на свободни електрони в полупроводникови регион р-тип на кръстопътя на двете вещества се зарежда да образуват бариера, която не се движи толкова лесно. На границата на р-н преход въздействие на електрическо поле.

Слънчевата светлина енергия на всеки фотон обикновено е достатъчно за освобождаване на един електрон, а оттам и образуването на един допълнителен отвор. Ако това се случи в близост до р-н възел, електрическото поле на свободния електрон изпраща п-страна и дупката - до р-страна.

По този начин, равновесието се нарушава все повече и, ако се приложи към системата, външно електрическо поле, свободни електрони ще се влеят в р-страна, за да запълни дупката, създаване на електрически ток.

Видео: Как работи соларна клетка

За съжаление, силиций доста добре отразява светлината, което означава, че значителна част от фотоните загубил напразно. За да се намалят загубите, слънчеви клетки, покрити с анти-отразяващ слой. И накрая, за да защити соларната клетка от дъжда и вятъра, тя също така реши да покрие стъклото.

ефективност на съвременното соларен фактор не е твърде висока. Повечето от тях са ефективно обработва от 12 до 18 на сто достигане на слънчевата светлина. Най-добрите образци преминали ефективност 40 процента бариера.