Mikä on aurinkokennojen sähköntuotannon periaate?

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.

Mikä on reikä?

Piiatomin uloimmassa kerroksessa on neljä elektronia. Jos jotkut elektronit saavat tietyn määrän energiaa ulkomaailmasta, ne irtoavat ja muuttuvat vapaiksi elektroneiksi, ja elektronien alkuperäisestä sijainnista tulee tyhjiö, ja tämä tyhjyys on aukko. Me kaikki tiedämme, että elektronit ovat negatiivisesti varautuneita, joten reiät vastaavat positiivisesti varautuneita kantoaaltoja.

Tämän tietäen seuraava asia, josta haluamme puhua, on P-tyyppinen pii ja N--tyyppinen pii. Tämä on hyvin yksinkertaista, P--tyypin pii tarkoittaa, että reiät ovat enemmistön kantajia, ja N--tyypin pii tarkoittaa, että elektronit ovat enemmistön kantajia. Mitä? Sanotko, että elektronien ja reikien lukumäärän pitäisi olla sama? Hmm Jos piin puhtaus on 100 prosenttia, niiden lukumäärä on tietysti sama, mutta entä jos korvaamme osan piielementissä olevasta piistä elementillä, jossa on viisi elektronia atomin uloimmassa kerroksessa? Entä jos korvaat sen elementillä, jonka uloimmassa kuoressa on vain kolme elektronia?

Kaksi piin eniten seostettua alkuainetta ovat fosfori (plus 5 valenssia) ja boori (plus 3 valenssia).

Sitten on jotain, jota kutsutaan PN-liitokseksi, joka ei ole vain pala P--tyypin piitä ja pala N--tyypin piitä. Yleensä P--tyypin piin palan pinta seostetaan fosforilla N--tyypin piin kerroksen muodostamiseksi ja päinvastoin, jolloin PN-liitos muodostuu alueelle, jossa P--tyypin pii ja N--tyypin pii-liitäntä.

PN-liitoksen muodostaminen on hyvin yksinkertaista. Koska P--tyypin piissä on monia vapaita reikiä ja N--tyypin piissä on monia vapaita elektroneja, pitoisuuserosta johtuen P--tyypin piissä on reiät. diffundoituu N--tyypin piiksi, kun taas N--tyypin piissä on enemmän vapaita elektroneja. Piin sisältämät elektronit diffundoituvat myös P--tyypin piiksi. Tällä tavalla sähkökenttä muodostuu alueelle, jossa P- ja N--tyypin pii kohtaavat. Kutsumme sitä sisäänrakennetuksi-sähkökentäksi. Diffuusion edetessä sähkökentän voimakkuus kasvaa ja sähkökenttä työntää reiät P--tyypin piille. suunta työntö. Lopuksi sähkökenttävoima ja pitoisuusero muodostavat tasapainon, jolloin saadaan vakaa PN-liitos.

Nyt viimeiseen osaan. Miten PN-liitos tuottaa sähköä? Puolijohteena piillä on toinen tärkeä ominaisuus. Eli kun on valoa, piikerroksen ulomman kerroksen elektronit saavat valosta energiaa, jolloin ne muuttuvat vapaiksi elektroneiksi ja jättävät alkuperäiseen asentoonsa reiän muodostaen elektroni{0}}reikäparin. Jos tämä elektroni-reikäparien ryhmä syntyy alueelle, jossa sähkökenttä rakennetaan PN-liitoksessa, sähkökentän voiman vaikutuksesta, reiät siirtyvät P-alueelle ja elektronit muuttaa N-alueelle. Tällä tavalla potentiaaliero syntyy PN-liitoksen yli. Jos yhdistämme PN-liitoksen kaksi päätä elektrodiin ja kytkemme sen päälle, syntyy virta.

Yllä oleva on aurinkokennojen sähköntuotantoperiaate. Periaate on melko yksinkertainen, mutta tuotantoprosessissa akun tehokkuuden parantamiseksi on monia muita prosesseja, joita on parannettava.