Принцип работы солнечных элементов

солнечный элемент

Все мы знаем, что солнечные элементы преобразуют свет Солнца в электричество.

Солнечный свет имеет множество характеристик. Люди веками использовали его для обогрева и освещения зданий, чтобы они были красивыми и уютными внутри. Сегодня мы задействуем тепло Солнца для тепловых солнечных батарей, чтобы нагревать воду и запасать ее в своих домах, а также используем в качестве источника для огромной концентрированной солнечной энергии.

Но в солнечном электричестве используется совсем не солнечное тепло. Здесь речь идет о фотонах. Сама суть темы берет начало в многовековых научных дискуссиях о том, является ли свет частицей или волной, - напряженным дебатам, потому что свет может рассеиваться и преломляться, как частица, но не имеет массы, подобно волне. В конце концов Эйнштейн помог нам, решив, что свет - это фотон. Фотон - это слово, которое было придумано, чтобы описать вещь, имеющую характеристики как волны, так и частицы.

А какое отношение это имеет к солнечным элементам? Световые фотоны являются формой энергии. Энергия может быть преобразована от одного типа к другому. В солнечных элементах энергия атома светового фотона передается атомам в ячейке, когда свет врезается в панель, выбивая электрон в солнечном элементе и создавая электричество.

Подождите, мы что-то упустили? В чем секрет солнечного элемента, что он вырабатывает электричество? В конце концов, большинство объектов во вселенной не производят электричество, когда на них воздействует свет.

Это все благодаря кремнию, второму наиболее распространенному элементу во вселенной. В 1800-х годах ученые выяснили, что кремний является светочувствительным. В основном это означает, что он возбуждается, когда на него попадает свет, и вырабатывает электрический заряд.

Солнечные элементы в основном имеют два слоя ультратонкого кремния:

  • В процессе производства один слой обрабатывается мышьяком, образуя кремний со слишком большим количеством электронов (известный как слой N-типа)
  • Другой слой обрабатывается бором, создавая кремний с недостаточным количеством электронов. (слой p-типа)

принцип работы солнечных элементов

Когда эти два слоя прилегают друг к другу, лишние электроны в слое n-типа могут пересекать разделяющее пространство и заполнять безэлектронные дыры в слое р-типа, создавая электрическое поле.

Помните из школьного курса, что электрический ток - это просто движение электронов? Эти два слоя кремния расположены между двумя проводящими слоями. Когда световые фотоны ударяются о слой кремния и выбивают электроны, эти электроны выталкиваются в проводящий материал, соединенный с проводником, который ведет к вашему дому (или батарее или тому, что питает солнечный элемент), создавая электричество. Как только электрон используется, он возвращается к ячейке, чтобы повторить процесс. В солнечном элементе за одну секунду это происходит миллионы раз.

Сложно, верно? Ну, это мы прошлись лишь по поверхности.

Если вы хотите узнать больше об этом процессе, мы глубоко погрузились в происхождение панелей и в то, как исследователи постоянно совершенствуют технологию солнечных батарей - читайте об этом в нашей статье.

Если вы на вечеринке и ваши друзья спрашивают вас, как работают ваши панели, просто ответьте «солнечный свет и магия». Если они не будут отставать, вытаскивайте остальные козыри и начинайте говорить о кремниевых слоях p-типа и n-типа. И упомяните Альберта Эйнштейна.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с этой статьей о фотоэлектрическом эффекте, а также с полезной инфографикой ниже.

Принцип работы солнечных батарей

Новостная рассылка

Следите за нашими непревзойденными продуками и технологиями.
Введите ваш e-mail и подпишитесь на нашу новостную рассылку.

Вам нужна консультация?

Оставьте заявку, и мы свяжемся с вами в ближайшее время