Care este principiul generării de energie solară?

Acum, din ce în ce mai multe celule solare apar în câmpul vizual al oamenilor. Atâta timp cât există lumină solară, aceasta poate genera curent, ceea ce nu este prea convenabil. Care este principiul său? Astăzi, voi vorbi pe scurt și ușor în profunzime despre principiul de generare a energiei electrice al celor mai comune celule solare cristaline din siliciu.

În primul rând, trebuie să introducem materia primă a celulelor solare din siliciu cristalin: siliciul. Aceste lucruri negre și oarecum metalice sunt polisilicon preparate inițial prin unele metode chimice. Siliciul este un material semiconductor, ceea ce înseamnă că conductivitatea sa este între cea a unui conductor și a unui izolator. Spre deosebire de metale, purtătorii de siliciu au ceva numit găuri în plus față de electroni.

Ce este o gaură?

Există patru electroni în stratul exterior al atomului de siliciu. Dacă unii electroni primesc o anumită cantitate de energie din lumea exterioară, ei se vor elibera și vor deveni electroni liberi, iar poziția inițială a electronilor va deveni un loc vacant, iar acest post vacant este o gaură. Știm cu toții că electronii sunt încărcați negativ, astfel încât găurile sunt echivalente cu un purtător încărcat pozitiv.

Ei bine, știind acest lucru, următorul lucru despre care vrem să vorbim este siliciul de tip P și siliciul de tip N. Acest lucru este foarte simplu, siliciul de tip P înseamnă că găurile sunt purtătorii majoritari, iar siliciul de tip N înseamnă că electronii sunt purtătorii majoritari. Ce? Spui că numărul de electroni și găuri ar trebui să fie același? Hmm ~ Dacă puritatea siliciului este de 100%, desigur numărul lor este același, dar ce se întâmplă dacă înlocuim o parte din siliciul din elementul de siliciu cu un element cu cinci electroni în stratul exterior al atomului? Ce se întâmplă dacă îl înlocuiți cu un element cu doar trei electroni în învelișul exterior?

Cele două elemente cele mai dopate în siliciu sunt fosforul (+5 valență) și borul (+3 valență).

Apoi, există ceva numit o joncțiune PN, care nu este pur și simplu o bucată de siliciu de tip P și o bucată de siliciu de tip N. În general, o suprafață a unei bucăți de siliciu de tip P este dopată cu fosfor pentru a forma un strat de siliciu de tip N și invers, astfel încât să se formeze o joncțiune PN în zona în care siliciul de tip P și interfața de siliciu de tip N.

Formarea joncțiunii PN este foarte simplă. Deoarece există multe găuri libere în siliciul de tip P și există mulți electroni liberi în siliciul de tip N, datorită diferenței de concentrație, găurile din siliciul de tip P se vor difuza în siliciu de tip N, în timp ce siliciul de tip N are mai mulți electroni liberi. Electronii din siliciu difuzează, de asemenea, în siliciu de tip P. În acest fel, se va forma un câmp electric în zona în care se întâlnesc siliciul de tip P și N. Noi îl numim un câmp electric încorporat. Pe măsură ce difuzia progresează, rezistența câmpului electric va deveni din ce în ce mai mare, iar câmpul electric va împinge găurile în siliciul de tip P. împingerea direcției. În cele din urmă, forța câmpului electric și diferența de concentrație formează un echilibru, obținând astfel o joncțiune PN stabilă.

Acum, pentru partea finală. Cum generează joncțiunea PN energie electrică? Ca semiconductor, siliciul are o altă proprietate importantă. Adică, atunci când există lumină, electronii din stratul exterior de siliciu vor primi energie de la lumină pentru a deveni electroni liberi și vor lăsa o gaură în poziția inițială pentru a forma o pereche electron-gaură. Dacă acest grup de perechi electron-gaură sunt generate în regiunea în care câmpul electric este construit în joncțiunea PN, sub acțiunea forței câmpului electric, găurile se vor deplasa în regiunea P, iar electronii se vor deplasa în regiunea N. În acest fel, o diferență potențială va fi generată peste joncțiunea PN. Dacă conectăm cele două capete ale joncțiunii PN la electrod și apoi îl pornim, se va genera un curent.

Cele de mai sus sunt principiul de generare a energiei electrice a celulelor solare. Principiul este destul de simplu, dar în procesul de producție, pentru a îmbunătăți eficiența bateriei, există multe alte procese care trebuie îmbunătățite.