Hver er meginreglan um orkuframleiðslu sólarrafhlöðu?

Now, more and more solar cells appear in people's field of vision. As long as there is sunlight, it can generate current, which is not too convenient. What is its principle? Today, I will briefly and slightly in-depth talk about the power generation principle of the most common crystalline silicon solar cells.

First of all, we have to introduce the raw material of crystalline silicon solar cells: silicon.These black and somewhat metallic things are polysilicon initially prepared by some chemical methods. Silicon is a semiconducting material, which means its conductivity is between that of a conductor and an insulator. Unlike metals, silicon's carriers have something called holes in addition to electrons.

Hvað er gat?

Það eru fjórar rafeindir í ysta lagi kísilatómsins. Ef einhverjar rafeindir fá ákveðna orku frá umheiminum þá losna þær og verða að frjálsum rafeindum og upprunaleg staða rafeindanna verður tóm og þetta rými er gat. Við vitum öll að rafeindir eru neikvætt hlaðnar, þannig að holur jafngilda jákvætt hlaðnum burðarefni.

Jæja, þegar við vitum þetta, þá er það næsta sem við viljum tala um P-gerð sílikon og N-gerð sílikon. Þetta er mjög einfalt, kísill af P-gerð þýðir að holur eru meirihluti burðarberanna og N-gerð kísil þýðir að rafeindir eru meirihlutaberar. Hvað? Þú segir að fjöldi rafeinda og hola ætti að vera sá sami? Hmm Ef hreinleiki kísils er 100 prósent, þá er fjöldi þeirra auðvitað sá sami, en hvað ef við skiptum út hluta af kísli í frumefni kísils fyrir frumefni með fimm rafeindir í ysta lagi atómsins? Hvað ef þú skiptir því út fyrir frumefni með aðeins þrjár rafeindir í ystu skel?

Þau tvö frumefni sem eru mest dópuð í sílikon eru fosfór (plús 5 gildi) og bór (plús 3 gildi).

Síðan er til eitthvað sem kallast PN-mót, sem er ekki einfaldlega stykki af P-kísill af gerðinni og stykki af kísil af N-gerð. Yfirleitt er yfirborð kísilstykkis af P-gerð með fosfór til að mynda lag af kísillagi af N-gerð og öfugt, þannig að PN-mót myndast á svæðinu þar sem P-gerð sílikon og N-gerð sílikon tengi.

Myndun PN móts er mjög einföld. Þar sem það eru mörg laus göt í P-gerð kísils og það eru margar lausar rafeindir í N-gerð kísil, vegna styrkmismunarins, eru götin í P-gerð kísil mun dreifast í N-gerð sílikon, en N-gerð sílikon hefur fleiri frjálsar rafeindir. Rafeindir í sílikoni dreifast einnig í P-gerð sílikon. Þannig myndast rafsvið á svæðinu þar sem P og N-gerð kísilsins mætast. Við köllum það innbyggt-rafsvið. Eftir því sem dreifingin heldur áfram verður styrkur rafsviðsins stærri og stærri og rafsviðið mun ýta holunum að P-gerð sílikonsins. stefnu ýta. Að lokum mynda rafsviðskrafturinn og styrkmismunurinn jafnvægi og þannig fást stöðug PN-mót.

Nú að lokahlutanum. Hvernig framleiðir PN-mótin rafmagn? Sem hálfleiðari hefur sílikon annan mikilvægan eiginleika. Það er að segja að þegar það er ljós munu rafeindirnar í ytra kísillaginu fá orku frá ljósinu til að verða frjálsar rafeindir og skilja eftir gat í upprunalegri stöðu til að mynda rafeinda-gatapar. Ef þessi hópur rafeinda-gatapöra myndast á svæðinu þar sem rafsviðið er byggt í PN-mótunum, undir áhrifum rafsviðskraftsins, munu holurnar færast yfir á P-svæðið og rafeindirnar munu flytja á N-svæðið. Á þennan hátt mun hugsanlegur munur myndast yfir PN mótum. Ef við tengjum tvo enda PN-mótsins við rafskautið og kveikjum síðan á því myndast straumur.

Ofangreint er orkuöflunarreglan um sólarsellur. Meginreglan er frekar einföld, en í framleiðsluferlinu, til að bæta skilvirkni rafhlöðunnar, eru mörg önnur ferli sem þarf að bæta.