Az elv a konvertáló a napenergia elektromos árammá
A Sun és a fényelektromos modulok (SFEM - napelemek).
Ennek alapján a folyamat villamos napfény. úgynevezett szakkönyvekben, például napsugárzás, napsugárzás, fényáram vagy fluxus elemi részecskék - fotonok. Számunkra érdekes, hogy, csakúgy, mint egy mozgó légáram, a fénykibocsátás van energiával! A parttól egy csillagászati egység (149597 870,66 kilométer) a nap, ami a mi földi, napenergia besugárzott 1360 W / m 2, amely átmegy a Föld légkörébe, az áramlás elveszti intenzitása miatt gondolkodás és felszívódását, és a Föld felszíne már
1000 W / m 2, és ahol a munka megkezdése: használja a fény energiáját, és alakítják az energia van szükségünk az életben - a villamos energia.
Sacrament e konverzió akkor egy rövid psevdokvadrate lesarkított sarkok, amelyet vágunk ki egy szilikon henger (2. ábra), 125 mm átmérőjű és egy nevet - fotoelektromos átalakító (PEC). Hogyan?
A válasz erre a kérdésre kapott fizikus, aki felfedezte a jelenség a fotoelektromos hatás. A fotoelektromos hatás - a jelenség a kiesés az elektronok az atomok az anyag hatása alatt a fény.
1900-ban. Német fizikus Max Planck sejtés: fény keletkezik felszívódik részletekben - sugarak (vagy fotonok). Az energia az egyes foton által adott E = h ∙ ν (nu al), ahol h - Planck állandó egyenlő 6626 × 10 -34 J ∙ a, ν - foton frekvencia. Planck hipotézis magyarázza a jelenséget, a fotoelektromos hatás, felfedezte 1887-ben a német tudós, Heinrich Hertz és kísérletileg orosz tudós Alexander Grigorievich Stoletov, ami általánosítása az eredmények, létrehozta a következő három törvény, a fotoelektromos hatás.
- Állandó spektrális összetételét a fény teljesítménye a telítési áram egyenesen arányos a beeső fényáram, hogy a katód.
- Kezdeti kinetikus energiája elektronok szakadt fény lineárisan nő frekvenciájú fény és nem függ annak intenzitását.
- A fotoelektromos hatás nem fordul elő, ha a fény frekvenciája kisebb, mint egy jellemző minden anyag, értéke az úgynevezett piros szegéllyel.
Az elmélet a fotoelektromos hatás, elszámolási fel a rejtélyt uralkodó FEPe, kifejlesztett egy német tudós, Albert Einstein 1905-ben. magyarázza a törvény a fotoelektromos hatás segítségével a kvantumelmélet a fény. A törvény alapján a védelmi és energia átalakítása, Einstein írta le az egyenletet az energiamérleg, a fotoelektromos hatás:
ahol: h ∙ ν - energiájú fotonok, és - a kilépési munka - a minimális munka, amit meg kell tenni az elektron az atom az anyag. Így kiderül, hogy egy részecske a fény - egy foton - elnyelődik az elektron, amely megszerzi egy további mozgási energia ½m ∙ v2 és teszi a kilépési munkája az atom, amely számára a képességét, hogy szabadon mozoghat. És az irányt az elektromos töltések mozgása egy elektromos áram, vagy, pontosabban szólva, az anyag fordul elő Electro Motive Force - EMF
Az egyenletet a fotoelektromos hatás 1921-ben Einstein-ben elnyerte a Nobel-díjat.
Visszatérve a múltból a mai, azt látjuk, hogy a „szíve” a napelem van FEP (félvezető napelem), amelyben a csodálatos természet csodája - Valve fotoelektromos hatás (VEF). Ez a megjelenése elektromotoros erő a p-n átmenet hatása alatt a fény. VEF, a fényelektromos hatás, vagy egy blokkoló réteg. - a jelenség, amelynek az elektronok a határain a test, áthalad a felület egy másik merev test (félvezető).
Semiconductors - olyan anyagok, amelyek által a vezetőképessége foglalnak el köztes helyzetben a vezetőkre és a dielektrikumot és vezetékek eltér az erős függőség a vezetőképesség a szennyezés-koncentrációja, a hőmérséklet, és a különféle sugárzás. Semiconductors olyan anyagok, amelyeknek tiltott sávban szélessége a sorrendben több elektronvolt [eV]. A tiltott sáv szélessége - a különbség energiáinak elektronok a félvezető kristály közötti az alsó szinten a vezetési sáv és a felső szinten az vegyértéksáv a félvezető.
Között a félvezetők sok kémiai elemek: germánium, szilikon, szelén, tellúr, arzén, és mások, számos ötvözetek és kémiai vegyületek (gallium-arzenid, stb). A természetben leggyakrabban félvezető szilícium. tömegének körülbelül 30% -át a kéreg.
Szilícium volt hivatott lesz az anyag napenergia miatt széles körben elterjedt a természetben, enyhíteni megfelelő szélessége a „sávú” 1,12 eV a felszívódását napenergia fény energiát. Ma a piacon a kereskedelmi rendszerek földi alkalmazások leginkább látható kristályos szilícium (mintegy 90% -át a világ piac) és a vékony filmes napelem (körülbelül 10% -a).
A legfontosabb eleme a szerkezet a kristályos szilícium fotoelektromos átalakítók (PEC) egy p-n átmenetet. Egyszerűsített formában, FEP úgy reprezentálható, mint „szendvics”: ez áll a réteg szilícium, átitatott p-n átmenetet.
Az egyik fő tulajdonságai a p-n átmenet van a képessége, hogy egy energia gát a hordozók, azaz át azokat csak az egyik irányban. Ez ezen hatás, és alapjául generációs elektromos áram a napelemek. Sugárzást a elem felületéhez, generál az ömlesztett töltéshordozók ellentétes előjelű - elektronok (n) és a furat (p). Köszönhetően annak tulajdonságait pn átmenetet „megosztott” őket, kihagyva minden típusa csak a „saját” fele, és véletlenszerűen mozgó elem képernyőn hordozók ellentétes oldalán a gáton, majd átadható egy külső áramkör alkalmazására feszültség a terhelés és az elektromos áram a zárt áramkör, mely csatlakozik a napelem.