Kako solarnih panela?

Solarna energija već pokriva preko 50% potrošnje energije u Njemačkoj. Očigledno je da je budućnost energije - za solarne panele. Koji su osnovni principi njihovog rada?

Jednom fotoćelije koristi gotovo isključivo u prostoru, kao što je primarni izvor energije satelita. Od solarni paneli su sve dio našeg života: oni pokrivaju krovovima kuća i automobila koji se koriste u satove, pa čak i sunčane naočale.

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

Ali kako funkcija solarni paneli? Kako je moguće da se pretvaraju energiju sunčeve svjetlosti u električnu energiju?

osnovna načela

Solarni paneli sastoje od fotonaponskih ćelija upakovan u zajednički okvir. Svaki od njih je napravljen od poluvodičkih materijala kao što su silicij, koji se najčešće koristi u solarnim ćelijama.

Kada su zraci su incident na poluvodiča, grijanom, djelomično upijajući njihovu energiju. Energetski priliv oslobađa elektrone unutar poluvodiča. Na fotoćelije prilogu električnog polja koje upravlja slobodni elektroni, nanoseći im da se kreće u određenom pravcu. Ovaj protok elektrona i formira električne struje.

Video: Kako solarnih panela rad. Kako prikupiti solarne panele

Ako se primjenjuju metalni kontakti na vrhu i na dnu fotoćelija možete poslati rezultat struja kroz žice i koristiti za različite uređaje. Amperaža zajedno sa napon ćelije je odlučna električne energije koju proizvodi fotoćelije.

silicij poluvodiča

Uzmite u obzir proces oslobađanja elektrona na primjer silicija. A silicij atom ima 14 elektrona u tri granate. Prve dvije granate su popunjena dva i osam elektrona, odnosno. Treći ljuska je poluprazan - ima samo 4 elektrona.

Video: Kako solarne ploče raditi? TED Ed [na ruskom]

Uz to ima kristalni silicij Formula pokušava da popuni prazninu u trećoj ljusci, silicij atomi pokušavaju da "share" elektrona sa susjedima. Međutim kristal silicija u čistom obliku - loše dirigent, jer gotovo sve svoje elektroni su čvrsto sjedi u kristalnu rešetku.

Dakle, u solarne ćelije ne koristi čisti silikon, a kristali sa malim iznosima, uvode u silikona tj. E. Atomi drugih supstanci. Po miliona silicij atomi imaju samo jedan atom, npr atom fosfora.

Na fosfora pet elektrona u vanjskoj ljusci. Četiri od ovih formi kristala zbog okolnih atoma silicijuma, ali peti elektron zapravo i dalje "visi" u prostoru bez ikakve veze sa susjednim atomima.

Kada silicij solarne zrake padaju, svoje elektrone dobiti dodatnu energiju koja je dovoljna da ih odvojiti od odgovarajućih atoma. Kao rezultat toga, "rupe" ostati na njihovo mjesto. Oslobođeni elektroni lutaju isto rešetke kao nosioci električne struje. Suočeni sa još jednim "rupa", oni popuniti ga.

Međutim, u čistom silikona takvih slobodnih elektrona je preniska zbog jake veze atoma u kristalnu rešetku. To je sasvim druga stvar - silikon dopirani fosforom. Da oslobodi nevezanog elektrona u atoma fosfora u obavezi da izvrši mnogo manju količinu energije.

Većina ovih elektrona postanu slobodni nosioci koji mogu efikasno voditi i koristi za proizvodnju električne energije. Proces dodavanja nečistoća za poboljšanje hemijskih i fizičkih osobina supstance se zove dopinga.

Fosfor-dopirani atoma silicijuma postaje elektronski n-tip poluvodiča (riječ «negativan», jer je negativni naboj elektrona).

Silicon se dopirani sa bor, koji ima samo tri elektrona u svojoj vanjske ljuske. Rezultat je p-tipa poluvodiča (od «pozitivno»), u kojem ima slobodnih pozitivno naplaćuje "rupe".

Solarni punjač

Šta se dešava kada kombiniraju poluvodiča n-tipa s p-tipa poluvodiča? Prvi od njih je formirana mnogo slobodnih elektrona, a drugi - mnogo rupa. Elektroni imaju tendenciju kako da što je prije moguće popuniti rupu, ali ako se to desi, i poluvodiča postaju električno neutralan.

Umjesto toga, kada je penetracija slobodnih elektrona u p-tipa poluvodiča regija na spoju dviju supstanci koje se terete da se formira barijeru koja se tako lako ne kreću. Na granici p-n tranzicije električnog polja.

Sunčeve svjetlosti energije svakog fotona je obično dovoljno za oslobađanje jednog elektrona, a samim tim i formiranje jednog dodatnog rupe. Ako se to dogodi u blizini p-n spoju, električno polje na slobodni elektronski šalje n-strane, i rupa - na p-stranu.

Dakle, ravnoteža se poremeti sve više i, ako se primjenjuje na sistem, eksterni električno polje, slobodni elektroni će teći u p-strani da popuni rupu, stvarajući električne struje.

Video: Kako solarne ćelije

Nažalost, silicij prilično dobro odražava svjetlo, što znači da je značajan dio fotona izgubili uzalud. Da bi se smanjili gubici, solarne ćelije obložene protiv odsjaja. Konačno, da biste zaštitili solarne ćelije od kiše i vjetra, on je odlučio da se pokriju staklo.

efikasnost savremenog solarni faktor nije previsoka. Većina njih efikasno obrađuje 12 do 18 posto dostigavši ​​na suncu. Najbolje uzorke prošla barijeru efikasnost 40 posto.