Hogyan működik egy napelem működési elve a fotocella
működési elve
A legfontosabb dolog - nem tévesztendő össze a fotoelektromos napenergia (mindkét, mások gyakran nevezik „napelemek”). Ha az intézkedések a gyűjtők azon alapul fűtés a hűtőfolyadék, a fénysorompó közvetlenül a villamos energia előállítására. Középpontjában a munkájukat - a fényelektromos hatás, ami abból áll, hogy áramot előállító napfény hatására a félvezető anyagok.
Semiconductors is nevezik az anyagokat, melyek atom vagy feleslegben tartalmaznak mennyiségű elektront (n-típusú), vagy fordítva, hogy teszteljék a hiány (p-típusú). Azok p-régiót a szerkezeti elemek, amelyek potenciálisan elektronok úgynevezett „lyukak”. Ennek megfelelően, a félvezető-alapú napelem áll a két réteg különböző típusú vezetőképesség.
Hogyan napelemek egy ilyen szerkezet? Következik. A belső réteg készült tag egy p-félvezető, kültéri sokkal vékonyabb - n-félvezető. A határrétegek, egy úgynevezett „zónájában p-n átmenet,” által alkotott képző pozitív töltések a tömeges n-réteg és negatív - a p-réteg.
Az átmeneti zónában van egy bizonyos energia gát okozta a különbség a felelős potenciál. Ez megakadályozza, hogy a penetráció a nagy fuvarozók electrocharge hanem szabadon halad a kisebbségi, és ellentétes irányban. Hatása alatt a napfény része útján elnyelt fotonok felületi elem és pótlólagos „lyuk-elektron” pár. Azaz, az elektronok és lyukak vannak mozgatni egyik félvezető a másik, így ezek további negatív vagy pozitív töltést. Így a kezdeti feszültség közötti különbség n- és p-réteg csökken, és a termelt villamos áram egy külső áramkörben.
Jellemzői a szerkezet
Sok modern fénysorompó csak egy p-n átmenet. Így szabadon halad töltéshordozók generálja csak a fotonok energiája, amely vagy nagyobb, vagy egyenlő, mint a szélessége a „sávú” a határfelületen. Ez azt jelenti, hogy a fotonok kisebb energiatartalmú egyszerűen nem használják, ami jelentősen csökkenti a hatékonyságot a cellában. E korlátozás kiküszöbölése érdekében hoztak létre többrétegű (gyakrabban - négy-réteg) fotostruktury.
Ezek lehetővé teszik a használatát egy sokkal nagyobb részét a Nap színképében, és jobb teljesítményt. És napelemek, hogy a sugarak esett az első ugrás a széles sávú. Így felszívódik több „energiaigényes” fotonok, a foton, alacsonyabb energiatartalmú mélyebbek és serkentik fennmaradó elemekből.
És mik a napelemek?
Napelemek az az elv, amely alapján a fényelektromos hatás, teremtett régen. A fő nehézség az előállításuk során az anyagok kiválasztása, amelyek képesek kellően erős áram. Az első kísérleteket szelénnel sejtek, de a teljesítménye nagyon alacsony volt (körülbelül 1%). Most napelemek elsősorban szilícium, a teljesítményt az ilyen eszközök körülbelül 22%. Továbbá, folyamatosan fejlődő új mintákat a sejtek (például felhasználva gallium-arzenid, vagy indium), amelyeknek nagyobb a hatékonyság. A maximális hatékonyság érdekében a napelemek 44,7% ma.
De az ilyen elemek rendkívül drágák, és eddig csak a laboratóriumban. Elterjedt a kapott sejt alapján monokristályos vagy polikristályos szilícium, valamint a vékony film elemek. Fotocella egykristályokban drágábbak, de jobb teljesítményt polikristályos olcsóbb, hanem azért, mert az inhomogén szerkezete a legkevésbé hatékony. A termelés a vékony-film-sejtek nem alkalmazható kristályok, és letétbe egy rugalmas szubsztrátumot szilícium rétegek.