Solcelle: Funktion og Konstruktion (Diagrammer inkluderet)

Hvad er en solcelle?

En solcelle (også kendt som en fotovoltaisk celle eller PV-celle) defineres som et elektrisk apparat, der konverterer lysenergi til elektrisk energi gennem fotovoltaiske effekt. En solcelle er i grunden en p-n junction diode. Solceller er en form for fotoelektrisk celle, defineret som et apparat, hvis elektriske egenskaber – såsom strøm, spænding eller modstand – varierer, når de udsættes for lys.

Enkeltstående solceller kan kombineres til at danne moduler, som ofte kaldes solpaneler. Den almindelige enkeltjunction silicium solcelle kan producere en maksimal åbenkredsløbs-spænding på ca. 0,5 til 0,6 volt. Det er ikke meget af sig selv – men husk, at disse solceller er små. Når de kombineres i et stort solpanel, kan betydelige mængder vedvarende energi genereres.

Konstruktion af solcelle

En solcelle er i grunden en junction diode, selvom dens konstruktion er lidt anderledes end konventionelle p-n junction dioder. Et meget tyndt lag p-type halvleder vokser på et relativt tykkere n-type halvleder. Vi anvender derefter nogle finere elektroder på toppen af det p-type halvlederlag.

Disse elektroder hindrer ikke lys i at nå det tynde p-type lag. Lige under det p-type lag findes en p-n junction. Vi giver også en strømsamlende elektrode på bunden af det n-type lag. Vi kapsler hele samlingen ind med tynd glas for at beskytte solcellen mod mekaniske chok.

Arbejdssætningsprincip for solcelle

Når lys når p-n junction, kan lysfotonerne let trænge ind i junctionen gennem det meget tynde p-type lag. Lysenergien, i form af fotoner, leverer tilstrækkelig energi til junctionen for at skabe et antal elektron-hul par. Indgående lys bryder den termiske ligevægtstilstand i junctionen. De frie elektroner i udtyndelsen kan hurtigt komme til n-side af junctionen.

Ligeledes kan huler i udtyndelsen hurtigt komme til p-side af junctionen. Når de nyligt oprettede frie elektroner kommer til n-side, kan de ikke længere krydse junctionen på grund af barrierespændingen i junctionen.

Ligeledes, når de nyligt oprettede huler kommer til p-side, kan de ikke længere krydse junctionen på grund af samme barrierespænding i junctionen. Da koncentrationen af elektroner bliver højere på den ene side, dvs. n-side af junctionen, og koncentrationen af huler bliver højere på den anden side, dvs. p-side af junctionen, vil p-n junction opføre sig som en lille battericelle. En spænding sættes op, der kaldes fotospænding. Hvis vi forbinder en lille last over junctionen, vil der være en lille strøm, der flyder gennem den.

V-I Karakteristikker for en Fotovoltaisk Celle

Materialer brugt i solcelle

Materialerne, der bruges til dette formål, skal have en båndgap tæt på 1,5 eV. Almindeligt brugte materialer er-

1. Silicium.

2. GaAs.

3. CdTe.

4. CuInSe2

Kriterier for materialer, der skal bruges i solcelle

1. Skal have en båndgap mellem 1 eV og 1,8 eV.

2. Det skal have høj optisk absorption.

3. Det skal have høj elektrisk ledrate.

4. Råmaterialet skal være i stor mængde tilgængeligt, og prisen på materialet skal være lav.

Fordele ved solcelle

1. Der er ingen forurening forbundet med det.

2. Den skal vare i lang tid.

3. Ingen vedligeholdelsesomkostninger.

Ulemper ved solcelle

1. Den har høj installationsomkostning.

2. Den har lav effektivitet.

3. På overskyede dage kan der ikke produceres energi, og også om natten får vi ikke solenergi.

Anvendelser af solgenereringssystemer

1. Den kan bruges til at oplade batterier.

2. Bruges i lysmeter.

3. Den bruges til at drive lommeregner og ur.

4. Den kan bruges i rumfartøjer for at give elektrisk energi.

Konklusion: Selvom solcelle har nogle ulemper forbundet med det, er ulemperne forventet at blive overkommet, da teknologien fremskrides. Da teknologien fremskrides, vil prisen på solplader samt installationsomkostningen falde, så alle kan tillade sig at installere systemet. Desuden lægger regeringen stor vægt på solenergi, så efter nogle år kan vi forvente, at hvert hus og hvert elektriske system er drevet af sol eller vedvarende energikilde.

Erklæring: Respektér det originale, godt indhold fortjener at deles. Hvis der er krænkelse, kontakt for sletning.