Popularna nauka: jak fotowoltaiczne wytwarzanie energii?
Jan 05, 2018
Fotowoltaiczne wytwarzanie energii to technologia wykorzystująca efekt fotowoltaiczny interfejsu półprzewodnikowego do konwersji energii świetlnej bezpośrednio na energię elektryczną. Energia fotowoltaiczna składa się głównie z trzech części panelu słonecznego (moduł), sterownika i falownika. Główne komponenty składają się z elementów elektronicznych. Czym więc jest określony proces? Tutaj przejdziemy do szczegółowej analizy, czym jest proces wytwarzania energii fotowoltaicznej?
O półprzewodnikach
Chemia kryształów krzemu jest bardzo stabilna. W temperaturze pokojowej, z wyjątkiem fluorowodoru, trudno jest reagować z innymi substancjami i jest słabym przewodnikiem, ponieważ nie ma wolnych wolnych elektronów. Atomy fosforu (P) z najbardziej zewnętrznych pięciu elektronów, atomy fosforu do kryształu krzemu, a następnie kryształ krzemu to oczywiście dodatkowe wolne elektrony.
Atomy fosforu wydzielają cztery elektrony, a sąsiednie cztery atomy krzemu dzielą się, pozostały elektrony, jest on wolny. Liczne atomy krzemu w kryształach krzemu są zastępowane przez atomy fosforu, co daje wiele wolnych elektronów, tak że przewodzi prąd. W tym momencie stworzyliśmy półprzewodnik, którego nazwa brzmi "półprzewodnik typu N".
Po domieszkowaniu atomami glinu jest oczywiste, że brakuje elektronu. Silikonowanie domieszkami trójwartościowymi, takimi jak aluminium i bor, prowadzi do innego rodzaju półprzewodników zwanego "półprzewodnikiem typu P" P "Wyobraź sobie dziurę, która wymaga wypełnienia elektronów.
Półprzewodnik typu P również przewodzi, ponieważ po zastosowaniu zewnętrznego pola elektrycznego elektrony w półprzewodniku typu P kolejno wypełniają otwory w przeciwnym kierunku pola elektrycznego, a jednocześnie otwory przesuwają się w kierunku pole elektryczne, aby prąd był generowany.
O złączu PN
Jeśli jedna strona kryształu półprzewodnika jest półprzewodnikiem typu N, a druga strona jest półprzewodnikiem typu P, powierzchnia kontaktu w środku nazywana jest złączem PN. W półprzewodnikach typu N stężenie wolnych elektronów jest wysokie, natomiast w półprzewodnikach typu P stężenie otworów jest wysokie. Zgodnie z zasadą dyfuzji, substancje zawsze przenikają od wysokich stężeń do niskich stężeń.
Dlatego w złączu PN będzie dużo wolnych elektronów z półprzewodnika typu N do dyfuzji półprzewodnikowej typu P, w wyniku czego półprzewodnik typu N jest elektrycznie obojętny, nie naładowany, ale z powodu straty niektórych elektronów, jest naładowany dodatnio. W półprzewodniku typu P, ponieważ wiele wolnych elektronów biegnie, aby wypełnić wiele dziur, co skutkuje zmniejszeniem koncentracji otworów, oryginalny półprzewodnik typu P jest również neutralny elektrycznie, a teraz więcej niż dużo elektroniki, więc przynieś elektryczność ujemną.
W złączu PN jedna strona jest naładowana dodatnio, a druga strona jest naładowana ujemnie, tworząc w ten sposób wewnętrzne pole elektryczne na powierzchni styku.
Jaki jest proces wytwarzania energii fotowoltaicznej?
Kiedy światło słoneczne świeci na typowym półprzewodniku, generowane są elektrony i dziury. Oznacza to, że kiedy światło słoneczne wytwarza wolny elektron w półprzewodniku, jednocześnie powstaje dziura, ponieważ elektron opuszcza ogniwo słoneczne. Pozycja, która staje się wolnym elektronem, musi koniecznie mieć elektron, a otwory są tworzone .
Ponieważ w złączu PN znajduje się wewnętrzne pole elektryczne, gdy światło słoneczne generuje elektrony i dziury w złączu PN, elektrony przemieszczają się do półprzewodnika typu N pod działaniem wewnętrznego pola elektrycznego. Podobnie otwory przesuwają się do półprzewodnika typu P. W tym momencie, jeśli złącze PN jest podłączone do obu końców przewodu, można wygenerować prąd.
