Ilustración del principio de los paneles solares
Ilustración del principio de los paneles solares
La energía solar es la mejor fuente de energía para la humanidad, y sus características inagotables y renovables determinan que se convierta en la fuente de energía más barata y práctica para la humanidad. Los paneles solares son energía limpia sin ningún tipo de contaminación ambiental. La optoelectrónica de Dayang se ha desarrollado rápidamente en los últimos años, es el campo de investigación más dinámico y también uno de los proyectos de más alto perfil.
El método de fabricación de paneles solares se basa principalmente en materiales semiconductores, y su principio de funcionamiento es utilizar materiales fotoeléctricos para absorber la energía luminosa después de la reacción de conversión fotoeléctrica. Según los diferentes materiales utilizados, se puede dividir en: células solares a base de silicio y delgadas. -Células solares de película, hoy principalmente para hablarles sobre paneles solares basados en silicio.
Primero, paneles solares de silicio.
Principio de funcionamiento y diagrama de estructura de las células solares de silicio El principio de generación de energía de las células solares es principalmente el efecto fotoeléctrico de los semiconductores, y la estructura principal de los semiconductores es la siguiente:
Una carga positiva representa un átomo de silicio y una carga negativa representa cuatro electrones que orbitan alrededor de un átomo de silicio. Cuando el cristal de silicio se mezcla con otras impurezas, como boro, fósforo, etc., cuando se agrega boro, habrá un agujero en el cristal de silicio, y su formación puede referirse a la siguiente figura:
Una carga positiva representa un átomo de silicio y una carga negativa representa cuatro electrones que orbitan alrededor de un átomo de silicio. El amarillo indica el átomo de boro incorporado, porque solo hay 3 electrones alrededor del átomo de boro, por lo que producirá el agujero azul que se muestra en la figura, que se vuelve muy inestable porque no hay electrones, y es fácil absorber electrones y neutralizarlos. , formando un semiconductor de tipo P (positivo). De manera similar, cuando se incorporan átomos de fósforo, debido a que los átomos de fósforo tienen cinco electrones, un electrón se vuelve muy activo, formando semiconductores de tipo N (negativo). Los amarillos son núcleos de fósforo y los rojos son los electrones sobrantes. Como se muestra en la siguiente figura.
Los semiconductores tipo P contienen más huecos, mientras que los semiconductores tipo N contienen más electrones, de modo que cuando se combinan los semiconductores tipo P y N, se formará una diferencia de potencial eléctrico en la superficie de contacto, que es la unión PN.
Cuando se combinan semiconductores tipo P y tipo N, se forma una capa delgada especial en la región interfacial de los dos semiconductores, y el lado tipo P de la interfaz está cargado negativamente y el lado tipo N está cargado positivamente. Esto se debe al hecho de que los semiconductores de tipo P tienen múltiples agujeros y los semiconductores de tipo N tienen muchos electrones libres y hay una diferencia de concentración. Los electrones de la región N se difunden hacia la región P, y los huecos de la región P se difunden hacia la región N, formando un "campo eléctrico interno" dirigido de N a P, evitando así que se produzca la difusión. Después de alcanzar el equilibrio, se forma una capa delgada especial para formar una diferencia de potencial, que es la unión PN.
Cuando la oblea se expone a la luz, los orificios del semiconductor tipo N en la unión PN se mueven a la región tipo P, y los electrones en la región tipo P se mueven a la región tipo N, lo que resulta en una corriente de la región de tipo N a la región de tipo P. Entonces se forma una diferencia de potencial en la unión PN, que forma la fuente de alimentación.