Jak se solární panely?

Solární energie již pokrývá více než 50% spotřeby energie v Německu. Je zřejmé, že budoucnost energetiky - pro solární panely. Jaké jsou základní principy své práce?

Jakmile fotobuňky používané téměř výhradně v prostoru, jako primární zdroj energie satelitů. Vzhledem k tomu, solární panely jsou stále součástí našich životů: pokrývají střechy domů a automobilů používaných v náramkových hodinek a dokonce i sluneční brýle.

Solární panely © Flickr / O`Connor College of Law Pix

Ale jak funkci solární panely? Jak je možné převést energii slunečního záření na elektřinu?

základní principy

Solární panely se skládají z fotovoltaických článků balených ve společném rámu. Každý z nich je vytvořen z polovodičového materiálu, jako je silikon, který se velmi často používá v solárních článků.

Když paprsky dopadají na polovodičových, ohřátý, částečně absorbující energii. Přítok energie uvolní elektrony uvnitř polovodiče. Do fotobuňky připojeny elektrické pole, které směruje volné elektrony, což způsobuje jejich pohyb v určitém směru. Tento tok elektronů a vytváří elektrický proud.

Video: Jak se solární panely práce. Jak sbírat solární panely

Aplikujeme-li kovové kontakty na horní a spodní fotobuňky může posílat výsledný proud přes dráty a používat jej pro různá zařízení. Intenzitu proudu spolu s napětím buňky se určí elektrické energie vyrobené fotobuňky.

křemíku polovodiče

Vezměme si proces uvolňování elektronů na příklad křemíku. Atom křemíku má 14 elektrony ve třech skořápek. První dvě skořepiny jsou zcela vyplněny dvěma a osmi elektrony, v tomto pořadí. Třetí plášť je polovina prázdný - má pouze 4 elektrony.

Video: Jak solární panely fungují? TED Ed [v ruštině]

S tím má krystalický křemík Vzorec snaží zaplnit mezeru v třetím pláštěm, atomy křemíku se snaží „sdílet“ elektrony se sousedy. Nicméně krystal křemíku v čisté formě - špatný vodič, protože prakticky všechny jeho elektrony sedí pevně v krystalové mřížce.

Z tohoto důvodu, v solárních článků bez použití čistého křemíku, a krystaly s malým množstvím, tj. E. atomy jiných látek, jsou zavedeny do křemíku. Na milion atomů křemíku má pouze jeden atom, například atom fosforu.

V fosforu pět elektrony ve vnějším plášti. Čtyři z těchto krystalické formy v důsledku sousedních atomů křemíku, ale pátý elektron skutečně zůstane „viset“ v prostoru bez vazby se sousedními atomy.

Když se křemíkové sluneční paprsky klesat, jeho elektrony získat dodatečnou energii, která je dostatečná k tomu, oddělit od odpovídajících atomů. V důsledku toho, že „díry“ zůstanou na svém místě. Uvolněné elektrony putují stejný mřížoviny nosiče elektrického proudu. Potýkají s dalším „díry“, které ji naplnit.

Nicméně, z čistého křemíku těchto volných elektronů, je příliš nízká vzhledem k silné vazby atomů v krystalové mřížce. Je to úplně jiná věc - křemíku dopované fosforem. Pro uvolnění nenavázaných elektrony atomů fosforu potřebné vyvinout mnohem menší množství energie.

Většina z těchto elektronů staly volné nosiče, které mohou účinně průvodcem a používané pro výrobu elektřiny. Proces přidávání nečistot pro zlepšení chemických a fyzikálních vlastností látky, se nazývá dopování.

Fosfor dopovaného atomy křemíku stává elektronicky n-polovodič typu (slovo «negativní», protože negativního náboje elektronů).

Křemík se rovněž dopovaného bórem, který má jen tři elektrony v jeho vnějšího pláště. Výsledkem je p-polovodič typu (od «pozitivní»), vyznačující se tím, že jsou prosté kladně nabitých „díry“.

Nabíječka Solar

Co se stane, když zkombinujete s n-polovodič typu s p-polovodič typu? První z nich byl vytvořen mnoho volných elektronů, a druhá - mnoho děr. Elektrony mají sklon, jak co nejrychleji zaplnit díru, ale pokud ano, jak polovodič stal elektricky neutrální.

Místo toho, když průnik volných elektronů v polovodičové oblasti p-typu na křižovatce dvou látek nabíjení pro vytvoření bariéry, která nemá pohybovat tak snadno. Na rozhraní p-n přechodu elektrického pole.

Sluneční světlo energie každé fotonu je obvykle dost pro uvolnění jednoho elektronu, a tím i tvorbu jedné další díry. Pokud k tomu dojde u p-n přechodu, je elektrické pole na volném elektronu vysílá n-stranu a otvor - na p-stranu.

To znamená, že rovnováha je narušena více a, je-li aplikován na systému, vnějšího elektrického pole, volné elektrony bude proudit v p-straně, aby zaplnil díru, vytváří elektrický proud.

Video: Jak funguje solární článek

Bohužel, křemík docela dobře odráží světlo, což znamená, že podstatná část fotonů ztratil marně. Pro snížení ztrát, solární buňky potažené antireflexní vrstvou. A konečně, k ochraně solárního článku před deštěm a větrem, ale také se rozhodl pokrýt skla.

Účinnost současného solárním faktorem není příliš vysoká. Většina z nich jsou skutečně zpracovávány 12 až 18 procent dopadajícího na sluneční světlo. Nejlepší vzorky prošly 40procentní účinnost bariéry.