Célula Solar: Principio de Funcionamento e Construción (Inclúense Diagramas)

Que é unha célula solar?

Unha célula solar (tamén coñecida como célula fotovoltaica ou célula PV) defínese como un dispositivo eléctrico que converte a enerxía luminosa en enerxía eléctrica a través do efecto fotovoltaico. Unha célula solar é basicamente un diodo de xuncción p-n. As células solares son unha forma de célula fotoeléctrica, definida como un dispositivo cuxas características eléctricas – como a corrente, a tensión ou a resistencia – varían cando están expostas á luz.

As células solares individuais poden combinarse para formar módulos comúnmente coñecidos como paneis solares. A célula solar de silicio de xuncción única común pode producir unha tensión máxima en circuito aberto de aproximadamente 0,5 a 0,6 voltios. Por si mesma, isto non é moito – pero lembre que estas células solares son minúsculas. Cando se combinan nun gran panel solar, pódense xerar cantidades considerábeis de enerxía renovable.

Construción da célula solar

Unha célula solar é basicamente un diodo de xuncción, aínda que a súa construción é un pouco diferente dos diodos de xuncción p-n convencionais. Cresce unha capa moi fina de semiconductor de tipo p sobre un semiconductor de tipo n relativamente máis grosso. A continuación, aplicamos uns poucos electrodos máis finos na parte superior da capa de semiconductor de tipo p.

Estes electrodos non obstrúen a luz para chegar á capa fina de tipo p. Xusto debaixo da capa de tipo p hai unha xuncción p-n. Tamén proporcionamos un electrodo de recolección de corrente na parte inferior da capa de tipo n. Encapsulamos o conxunto enteiro con vidro fino para protexer a célula solar de calquera choque mecánico.

Principio de funcionamento da célula solar

Cando a luz chega á xuncción p-n, os fotóns de luz poden entrar facilmente na xuncción, a través dunha capa moi fina de tipo p. A enerxía luminosa, na forma de fotóns, fornece suficiente enerxía á xuncción para crear un número de pares electrón-buraco. A luz incidente rompe a condición de equilibrio térmico da xuncción. Os electróns libres na rexión de esgotamento poden moverse rapidamente ao lado de tipo n da xuncción.

De xeito semellante, os buracos na rexión de esgotamento poden moverse rapidamente ao lado de tipo p da xuncción. Unha vez que os novos electróns libres chegan ao lado de tipo n, non poden cruzar a xuncción debido ao potencial de barrera da xuncción.

De xeito semellante, os novos buracos, unha vez que chegan ao lado de tipo p, non poden cruzar a xuncción debido ao mesmo potencial de barrera da xuncción. Como a concentración de electróns é maior nun lado, é dicir, no lado de tipo n da xuncción, e a concentración de buracos é maior no outro lado, é dicir, no lado de tipo p da xuncción, a xuncción p-n actuará como unha pequena célula de batería. Estabelece unha tensión coñecida como tensión fotoeléctrica. Se conectamos unha pequena carga a través da xuncción, fluirá unha corrente diminuta.

Características V-I dunha célula fotovoltaica

Materiais utilizados na célula solar

Os materiais que se usan para este propósito deben ter unha banda prohibida próxima a 1,5 eV. Os materiais comúnmente utilizados son:

1. Silicio.

2. GaAs.

3. CdTe.

4. CuInSe2

Criterios para os materiais a usar na célula solar

1. Debe ter unha banda prohibida entre 1 eV e 1,8 eV.

2. Debe ter alta absorción óptica.

3. Debe ter alta conductividade eléctrica.

4. O material bruto debe estar dispoñible en abundancia e o custo do material debe ser baixo.

Vantaxes da célula solar

1. Non está asociada a ningunha contaminación.

2. Debe durar moito tempo.

3. Non ten custo de manutención.

Desvantaxes da célula solar

1. Temos un alto custo de instalación.

2. Temos baixa eficiencia.

3. Durante os días nublados, non se pode xerar enerxía e tamén de noite non obteremos enerxía solar.

Usos dos sistemas de xeración solar

1. Pode usarse para cargar baterías.

2. Usado en medidores de luz.

3. Usase para alimentar calculadoras e reloxos de pulso.

4. Pode usarse en naves espaciais para fornecer enerxía eléctrica.

Conclusión: Aínda que a célula solar teña algunhas desvantaxes asociadas, estas desvantaxes esperanse superar á medida que a tecnoloxía avance, xa que a tecnoloxía está avanzando, o custo das placas solares, así como o custo de instalación, diminuirá de tal xeito que todos podran permitirse instalar o sistema. Ademais, o goberno está pondo moita empeño na enerxía solar, polo que após algúns anos podemos esperar que cada fogar e tamén cada sistema eléctrico sexan alimentados por enerxía solar ou fontes renovables.

Declaración: Respetar lo original, los artículos buenos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contactar para eliminar.