Koji je princip proizvodnje energije solarnih ćelija?

Now, more and more solar cells appear in people's field of vision. As long as there is sunlight, it can generate current, which is not too convenient. What is its principle? Today, I will briefly and slightly in-depth talk about the power generation principle of the most common crystalline silicon solar cells.

First of all, we have to introduce the raw material of crystalline silicon solar cells: silicon.These black and somewhat metallic things are polysilicon initially prepared by some chemical methods. Silicon is a semiconducting material, which means its conductivity is between that of a conductor and an insulator. Unlike metals, silicon's carriers have something called holes in addition to electrons.

Što je rupa?

U najudaljenijem sloju atoma silicija nalaze se četiri elektrona. Ako neki elektroni dobiju određenu količinu energije iz vanjskog svijeta, oslobodit će se i postati slobodni elektroni, a prvobitni položaj elektrona postat će prazno mjesto, a ovo prazno mjesto je rupa. Svi znamo da su elektroni negativno nabijeni, pa su rupe ekvivalentne pozitivno nabijenom nosaču.

Pa, znajući to, sljedeća stvar o kojoj želimo razgovarati je silicij P-tipa i silicij N-tipa. Ovo je vrlo jednostavno, silicij tipa P- znači da su rupe većinski nosioci, a silicij tipa N- znači da su elektroni većinski nosioci. Što? Kažete da bi broj elektrona i rupa trebao biti isti? Hmm Ako je čistoća silicija 100 posto, naravno da je njihov broj isti, ali što ako zamijenimo dio silicija u elementu silicija elementom s pet elektrona u najudaljenijem sloju atoma? Što ako ga zamijenite elementom sa samo tri elektrona u najudaljenijoj ljusci?

Dva elementa koja su najviše dopirana u silicij su fosfor (plus 5 valencije) i bor (plus 3 valencije).

Zatim, postoji nešto što se zove PN spoj, koji nije samo komad silicija tipa P- i komad silicija tipa N-. Općenito, površina komada silicija tipa P- dopira se fosforom kako bi se formirao sloj silicija tipa N-, i obrnuto, tako da se formira PN spoj u području gdje se Silicij tipa P- i silikonsko sučelje tipa N-.

Formiranje PN spoja je vrlo jednostavno. Budući da u siliciju tipa P- ima mnogo slobodnih rupa, a u siliciju tipa N- ima mnogo slobodnih elektrona, zbog razlike u koncentraciji, rupe u siliciju tipa P- će difundirati u silicij tipa N-, dok silicij tipa N- ima više slobodnih elektrona. Elektroni u siliciju također difundiraju u silicij tipa P-. Na taj način će se formirati električno polje u području gdje se susreću silicij tipa P i N-. Nazivamo ga ugrađenim-električnim poljem. Kako difuzija napreduje, jakost električnog polja će postati sve veća i veća, a električno polje će gurnuti rupe do silicija tipa P-. smjer guranje. Konačno, sila električnog polja i razlika koncentracije čine ravnotežu, čime se dobiva stabilan PN spoj.

Sada za završni dio. Kako PN spoj proizvodi električnu energiju? Kao poluvodič, silicij ima još jedno važno svojstvo. Odnosno, kada postoji svjetlost, elektroni u vanjskom sloju silicija će dobiti energiju od svjetlosti kako bi postali slobodni elektroni i ostavili rupu u izvornom položaju kako bi formirali par elektronskih-rupa. Ako se ova grupa parova elektronskih{1}}rupa generira u području gdje je električno polje izgrađeno u PN spoju, pod djelovanjem sile električnog polja, rupe će se pomaknuti u P područje, a elektroni će premjestiti u N regiju. Na taj način će se stvoriti razlika potencijala preko PN spoja. Spojimo li dva kraja PN spoja na elektrodu i zatim je uključimo, generirat će se struja.

Gore navedeno je princip proizvodnje energije solarnih ćelija. Princip je prilično jednostavan, ali u procesu proizvodnje, kako bi se poboljšala učinkovitost baterije, postoje mnogi drugi procesi koje je potrebno poboljšati.