Kako solarni paneli?

Solarna energija je već pokriva više od 50% potrošnje energije u Njemačkoj. Očito je da budućnost energije - za solarne panele. Koja su osnovna načela njihova rada?

Nakon fotoćelija koriste gotovo isključivo u prostoru, kao što je primarni izvor napajanja satelita. S obzirom da solarni paneli su sve više dio naših života: oni pokrivaju krovove kuća i automobile koji se koriste u satova, pa čak i sunčane naočale.

Solarni paneli © Flickr / O`Connor College of Law pix

Ali kako napraviti solarni paneli funkciju? Kako je moguće da se pretvori u energiju sunčeve svjetlosti u električnu energiju?

osnovna načela

Solarni paneli sastoje od fotonaponskih ćelija pakiranog u zajedničkom okviru. Svaki od njih se sastoji od poluvodičkog materijala kao što su silicij, koji se najčešće koristi u solarnim ćelijama.

Kada su zrake incidenta na poluvodič, grijani, djelomično upija energiju. Priljev energija oslobađa elektrone unutar poluvodiča. U fotoćelije prilogu električnog polja koje upravlja slobodne elektrone, nanoseći im da se presele u određenom smjeru. Ovaj tok elektrona i stvara električnu struju.

Video: Kako solarni paneli rade. Kako prikupiti solarne panele

Ako primijenimo metalne kontakte na vrh i na dno fotoćelije može poslati nastalu struje kroz žice i koristiti ga za razne uređaje. Amperača zajedno s naponom stanice je odlučan električne energije proizvodi fotoćelije.

silicija poluvodiči

Razmotriti proces otpuštanje elektrona u primjeru silicij. Atom silicija je 14 elektrona u tri ljuske. Prve dvije granate su potpuno ispunjene dvije do osam elektrona, odnosno. Treći ljuska je poluprazna - to ima samo četiri elektrona.

Video: Kako solarni paneli rade? TED Ed [u ruskom]

Uz to ima kristalni silicij Formula pokušava ispuniti prazninu u trećem ljuske, atomi silicija pokušavaju „udio” elektrona s susjeda. Međutim silicijski u čistom obliku - lošeg vodiča, jer gotovo svi njegovi elektroni sjedi čvrsto u kristalnoj rešetki.

Dakle, u solarnim ćelijama ne koristi čisti silikon, te kristali s malim količinama, tj. E. atomima drugih tvari se uvode u siliciju. Na milijun atoma silicija ima samo jedan atom, npr fosforni atom.

Pri fosfora pet elektrona u vanjskoj ljusci. Četiri od tih kristalnom obliku, zbog obližnje atome silicija, ali peti elektron zapravo ostaje „visi” u prostoru bez veze sa susjednim atomima.

Kada silicij solarne zrake padaju, njegovi elektroni dobivaju dodatnu energiju koja je dovoljna da ih odvojiti od odgovarajućih atoma. Kao rezultat toga, „rupe” ostati na svom mjestu. Oslobođeni elektroni lutaju istu ćeliju što nositelji električne struje. Suočen s još jednim „rupa”, oni to ispuniti.

Međutim, u takvim čisti silikonski slobodnih elektrona preniska zbog jake veze molekula u kristalnu rešetku. To je sasvim druga stvar - silicij dopirani s fosforom. Za oslobađanje nevezani elektrone u fosfornih atoma potrebnih napregnuti mnogo manju količinu energije.

Većina tih elektrona postaju slobodni nositelji, što može učinkovito voditi i koji se koriste za proizvodnju električne energije. Proces dodavanja nečistoće poboljšati kemijska i fizikalna svojstva tvari naziva doping.

Fosfor-dopirani atome silicija postaje elektronički n-tip poluvodiča (riječ «negativan», jer negativnog naboja elektrona).

Silicij također dopiran bora, koji ima samo tri elektrona u svojoj vanjskoj ljusci. Rezultat je p-tip poluvodiča (od «pozitivnom»), gdje su bez pozitivno nabijenih „rupe”.

Solarni punjač baterije

Što se događa kada se kombiniraju s n-tip poluvodiča s p-tipa poluvodiča? Prvi od njih je formirana mnogo slobodnih elektrona, a drugi - puno rupa. Elektroni imaju tendenciju kako popuniti rupu što je prije moguće, ali ako se to dogodi, i poluvodiča postaju električki neutralan.

Umjesto toga, kada je penetracija slobodnih elektrona u poluvodiča regije p-tipa na spoju dviju tvari koja se puni u obliku barijeru koja ne pomiče tako lako. Na granici p-n tranzicije električnog polja.

Sunčeva svjetlost energija svakog fotona je obično dovoljno za oslobađanje jednog elektrona, a time i formiranje jednog pomoćnog rupe. Ako se to dogodi u blizini PN spoj, električno polje na slobodnom elektronu šalje n-stranu, a rupa - na p-stranu.

Tako je ravnoteža poremećena više i, ako se primjenjuje na sustav, vanjski električnog polja, slobodni elektroni će teći u p-strani da popuni rupu, stvaranje električne struje.

Video: Kako solarne ćelije

Nažalost, silicij prilično dobro reflektira svjetlost, što znači da je značajan dio fotona izgubili uzalud. Smanjiti gubitke, solarne ćelije obložene s anti-premazom. Konačno, kako bi se zaštitila solarne ćelije od kiše i vjetra, on je također odlučila pokriti čašu.

Učinkovitost suvremenih solarne faktor nije previsoka. Većina ih se učinkovito obrađuje 12 do 18 posto postizanja suncu. Najbolje uzorci prošao učinkovitost barijera na 40 posto.