Popular Science: Kako fotovoltaična proizvodnja električne energije?
Jan 05, 2018
Fotovoltaična proizvodnja električne energije je tehnologija, ki uporablja fotonapetostni učinek polprevodniškega vmesnika za pretvorbo svetlobne energije v električno energijo. Fotovoltaična proizvodnja električne energije je v glavnem sestavljena iz treh delov sončne celice (modula), krmilnika in pretvornika. Glavne komponente so sestavljene iz elektronskih komponent. Torej, kakšen je specifičen proces? Tu bomo prišli do podrobne analize, kaj je fotovoltaični proces proizvodnje električne energije?
sončni sistemi strešnih kritin
O polprevodnikih
Silicijeva kristalna kemija je zelo stabilna. Pri sobni temperaturi, razen vodikovega fluorida, je težko reagirati z drugimi snovmi in je slab vodnik, ker nima elektronov brez prostega teka. Fosforjeve atome (P) najbolj oddaljenih petih elektronov, fosforjeve atome v silicijev kristal, potem je silicijev kristal očitno dodatni prosti elektroni.
Atomi fosforja vzamejo štiri elektrone in sosednji štirje silicijevi atomi delijo, obstaja elektron, ki ostane, je brezplačen. Številni atomi silicija v silikonskih kristalih se zamenjajo z atomi fosforja, kar povzroča veliko prostih elektronov, tako da vodi električno energijo. Na tej točki smo izdelali polprevodnik, njegovo ime pa je "polprevodnik N-tipa".
sončni sistemi strešnih kritin
Po dopingu z atomi iz aluminija je jasno, da manjka elektron. Silicon doping z trivalentnimi atomi, kot sta aluminij in bor, povzroči drugo vrsto polprevodnika, imenovanega "polprevodnik P". Predstavljajte si luknjo, ki zahteva, da se elektroni napolnijo.
Polprevodnik P je tudi prevoden, ker po nanosu zunanjega električnega polja elektroni v polprevodniku P tipa zaporedno napolnijo luknje v nasprotni smeri električnega polja, hkrati pa se luknje premikajo v smeri električno polje, tako da se generira tok.
O stičišču PN
Če je ena stran polprevodniškega kristala polprevodnik N-tipa, druga pa polprevodnik P-tipa, se kontaktna površina v sredini imenuje PN-spoj. V polprevodnikih N-tipa je koncentracija prostih elektronov visoka, v polprevodnikih P-tipa pa je koncentracija lukenj visoka. V skladu z načelom difuzije snovi vedno razpršijo od visokih koncentracij do nizkih koncentracij.
Zato bo v PN-križišču veliko število prostih elektronov iz polprevodnika N polprevodnika do polprevodniške difuzije tipa P, posledica tega je, da je polprevodnik N-tipa električno nevtralen, ne zaračunan, ampak zaradi izgube nekaterih elektronov, je pozitivno napolnjena. V polprevodniku P-tipa, ker je veliko prostih elektronov zapolnilo veliko lukenj, kar je povzročilo zmanjšano koncentracijo lukenj, je tudi prvotni polprevodnik P-električno nevtralen, zdaj pa več kot veliko elektronskih, zato prinaša negativno električno energijo.
sončni sistemi strešnih kritin
V stiku PN je ena stran pozitivno napolnjena, druga pa negativno napolnjena, s čimer na kontaktni površini tvori notranje električno polje.
Kakšen je proces fotovoltaične proizvodnje energije?
Ko sončna svetloba sije na tipičnem polprevodniku, se generirajo elektroni in luknje. To pomeni, da ko sončna svetloba ustvari prosti elektron v polprevodniku, nastane luknja istočasno, ker elektron zapusti sončno celico. Položaj, ko postane brezplačni elektron, temu položaju nujno manjka elektron in luknje so ustvarjene .
Ker obstaja notranja električna polja v stiku PN, ko sončna svetloba ustvari elektrone in luknje v stiku PN, se elektroni premikajo v N-polprevodnik pod vplivom notranjega električnega polja. Podobno se luknje premaknejo v polprevodnik P-tipa. Na tej točki, če je priključek PN priključen na oba konca žice, lahko ustvarite tok.
