Принцип работы солнечной батареи |
Популярность солнечных батарей среди собственников загородной недвижимости спровоцировала необычайный интерес пользователей к тому вопросу, а каким же образом функционирует это устройство и за счет чего оно позволяет добиться высокой эффективности.
Физический принцип работы солнечных панелейПревращение энергии в ФЭП основывается на фотовольтаическом эффекте. Он образуется в полупроводниковых неоднородных структурах в результате влияния на них излучения Солнца. Что касается природы представленного явления, то она в первую очередь заключается в том, что неоднородность ФЭП достигается за счет легирования одного полупроводника разнообразными примесями (это процесс известен как «получение p - n-переходов») или за счет объединения разнообразных полупроводников с запрещённым участком энергии, где наблюдается обрыв электрона. Следует заметить, что возможны также всевозможные комбинации представленных методов.
![]()
Эффективность процесса превращения зависит исключительно от электрофизических параметров полупроводниковой неоднородной структуры и, конечно же, оптических качеств ФЭП. В этом вопросе отдельного внимания заслуживает фотопроводимость, определенная процедурами внутреннего фотоэффекта, наблюдающегося в полупроводниках в результате их облучения светом Солнца. Принцип функционирования обыкновенной солнечной батареи принято объяснять на примере преобразователей, характеризующихся наличием «p-n- перехода», широко использующегося в сегодняшней космической и солнечной энергетике. Дырочно-электронный переход осуществляется за счет легирования пластинки, выполненной из полупроводникового монокристаллического материала, специальной примесью, гарантирующей формирование поверхностного слоя с противоположной проводимостью. Следует заметить, что в этом слое концентрация примеси должна быть гораздо больше, чем концентрация в основном (изначальном монокристалле). Это предоставит возможность нейтрализовать находящиеся там свободные носители и сформировать проводимость противоположных знаков. Кроме того, на границе p- и n- слоёв в итоге перехода зарядов формируются обеднённые зоны, отличающиеся объёмным нескомпенсированным позитивным зарядом. Эти участки в сочетании и создают p-n-переход. В дальнейшем потенциальный барьер, образовавшийся на переходе, и являющийся контактной разностью потенциалов, станет препятствовать продвижению главных носителей заряда, другими словами, электронов от p-слоя, однако будет пропускать неосновные носители. Эта характеристика p-n-переходов и определит возможность получения электрической энергии из солнечного излучения.
Особенности получения электрической энергии на p-n-переходеСформированные светом в каждом слое солнечного преобразователя неравновесные носители делятся на p-n-переходе: второстепенные носители (другими словами, электроны) с легкостью движутся через переход, а главные - задерживаются. Соответственно, под влиянием солнечного света сквозь p-n-переход в любом направлении будет идти ток, что и требуется для нормального функционирования ФЭП. Стоит обратить внимание на то, что если замкнуть цепь, то из n-слоя электроны, выполнив работу на нагрузке, начнут возвращаться в p-слоя, где будет происходить рекомбинирование (объединение) с дырками, перемещающимися внутри ФЭП в другом направлении. Во внешней цепи для отвода и накопления электронов содержится специальная контактная система, которая и обеспечивает непрерывность процессу получения электрической энергии. Рекомендуем прочитать: |