Солнечные панели, также известные как «солнечные чипы» или «фотоэлементы» и «солнечные элементы», представляют собой фотоэлектрические полупроводниковые листы, которые используют солнечный свет для непосредственной выработки электроэнергии. Устройство, которое непосредственно преобразует энергию солнечного света в электрическую энергию через фотоэлектрический эффект или фотохимический эффект. В физике он называется фотоэлектрическим (Photovoltaic, сокращенно PV), или фотоэлектрическим для краткости. Одиночные солнечные элементы не могут использоваться непосредственно в качестве источников питания. Для использования в качестве источника питания несколько одиночных солнечных элементов должны быть соединены последовательно и параллельно и плотно запечатаны в компоненты. Принцип его работы заключается в том, что солнечные панели поглощают солнечную световую энергию в течение дня и преобразуют ее в электрическую энергию и хранят ее в батарее, а батарея питает солнечную энергию уличного света ночью. Так почему же солнечные панели производят электричество в солнечных условиях?
Солнечные панели обычно используют устройства, которые реагируют на свет и могут преобразовывать солнечную световую энергию в электричество. Наиболее распространенным материалом является кремний, который является одним из самых распространенных материалов на земле. Он обладает полупроводниковыми характеристиками, что закладывает основу для процесса фотоэлектрического преобразования солнечных панелей.
Но первое, что нужно понять, это то, что проводимость чистого кремния очень плохая, и в кристаллической структуре нет электронов, которые могут свободно перемещаться. Чтобы улучшить его проводимость, чистый кремний обычно легируется следовыми примесями для повышения его проводимости. По этой характеристике могут быть изготовлены различные проводящие устройства.
Для кремния, используемого для изготовления солнечных панелей из солнечной энергии уличного света, обычно добавляют фосфор или бор. Когда добавляется бор, кристалл кремния образует отверстие. Поскольку исходный атом кремния окружен 4 электронами, а атом бора окружен только 3 электронами, дырки также будут генерироваться, когда он легируется в исходную кристаллическую структуру. Без электронов эта дырка очень нестабильна и легко поглощает другие электроны, образуя полупроводник P-типа.
Когда примеси фосфора легируются в кристаллы кремния, поскольку вокруг атомов фосфора 5 электронов, дополнительный электрон будет очень активным, образуя полупроводник N-типа. В полупроводниках P-типа много дырок, а в полупроводниках N-типа много активных свободных электронов. Когда два контакта, эти свободные электроны найдут дыры и заполнят их. Поверхность контакта между ними будет образовывать разность потенциалов, то есть PN-переход. Сторона P-типа заряжена положительно и отрицательно, а сторона N-типа заряжена положительно.
Когда свет получен, энергия, содержащаяся в свете, будет передана полупроводнику. Эта энергия ослабит структуру электронов и будет свободно двигаться. Это связано с тем, что солнечная световая энергия будет разбирать электроны и дырки. При нормальных обстоятельствах фотон с определенной энергией высвобождает электрон, который просто случайно образует свободную дырку. Если это происходит непосредственно вблизи поверхности контакта, и при притягивается встроенным электрическим полем, электроны будут течь в зону n, а дырки будут течь в зону P, образуя ток из зоны N-типа в зону P-типа. Силовая установка батареи сформирована. Электричество формируется напряжением, которое используется для зарядки.
Однако следует отметить, что полупроводники не являются хорошими проводниками электричества, а электроны протекают через P-N-переход, а затем текут в полупроводнике, что вызовет большие потери. Поэтому верхний слой обычно покрывается металлом. Однако, если он полностью окрашен, это приведет к тому, что солнечный свет не пройдет. В нормальных условиях для покрытия P-N перехода используется металлическая сетка. Еще одна вещь, которую следует отметить, это то, что поверхность кремния обладает высокой отражающей способностью. Если его не лечить, будет отражено большое количество солнечного света. Чтобы решить эту проблему, производитель уличного фонаря солнечной энергии обычно добавляет слой защитной пленки с низким коэффициентом отражения на солнечную панель. Потери, вызванные отражением, будут контролироваться в пределах 5%.
