Солнечный элемент: Принцип работы и конструкция (включая схемы)

Солнық элемент неге болады?

Солнық элемент (фотоэлектрик элемент немесе ФЭ элемент деп да аталады) - бұл фотогальваникалық эффект арқылы жарық энергиясын электр энергиясына айналдыратын электр приборы. Солнық элемент түбіндегі p-n жабыс диоды болып табылады. Солнық элементтер фотоэлементтердің бір түрі болып, олардың электр өзгертуі (мысалы, ағым, напряжение немесе қарсылық) жарыққа көрсетілгенде өзгереді.

Жекелікті солнық элементтерді біріктіріп, солар панельдер деп белгілі модулдер құрастырылады. Ерекше, бір жабыс силикон солнық элементі максималды ашық цикл напряжениясы 0,5-0,6 вольтқа дейін жеткілейді. Бұл өзінде аз - бірақ ескеріңіз, солнық элементтер әлі де кішкентай. Оларды үлкен солнық панельге біріктіргенде, зияткерлермен жасалған көп мөлшерлі таза энергия өнерленеді.

Солнық элементтің құрылымы

Солнық элемент түбіндегі p-n жабыс диоды болып табылады, бірақ оның құрылымы традиционды p-n жабыс диодтардан айырмашылығы бар. Ниспі n-типті полупроводникке салыстыра алғанда, өте жеңіл p-типті полупроводник слойы өсуіне болады. Содан кейін p-типті полупроводник слойының жоғарысына бірнеше жұлдызды электроддар қою керек.

Бұл электроддар жарықты жеңіл p-типті слойға жеткізуін қиналмайды. p-типті слойның төменгі жағында p-n жабыс бар. n-типті слойның төменгі жағында ағым жинау электроды қою керек. Барлық жобаламаға жұмсақ стекло мен қосылатын солнық элемент механикалық соқпалардан қорғау үшін қосылатын.

Солнық элементтің іске қосылу принципі

Жарық p-n жабысына жеткенде, жарық фотондар өте жеңіл p-типті слой арқылы жабысқа еңгізілетін. Жарық энергиясы, фотондар түрінде, жабыста электрон-куміртқа парларын қалыптастыру үшін жеткілікті энергия қолдайтын. Жарықтің жабыстың термодинамикалық теңсіздігін бұзатын. Жабыс ретінде жаңа жасалған электрондар тез n-типті жабысқа қарай келе алады.

Осылайша, жабыс ретінде жаңа жасалған куміртқалар тез p-типті жабысқа қарай келе алады. Жаңа жасалған электрондар n-типті жабысқа келгенде, жабыстың потенциалының барьерінен өткені мүмкін емес.

Осылайша, жаңа жасалған куміртқалар p-типті жабысқа келгенде, жабыстың потенциалының барьерінен өткені мүмкін емес. Электрондардың концентрациясы n-типті жабысқа жоғары болғанда, куміртқалардың концентрациясы p-типті жабысқа жоғары болғанда, p-n жабыс батарея сияқты қалыптасады. Фотовольтаж деп аталатын напряжение қалыптасады. Егер біз жабысқа аз қарындашты қоса алсақ, оның арқылы тез ағым ағып кете алады.

Фотоэлектрик элементтің V-I характеристикасы

Солнық элементтерде қолданылатын материалдар

Бұл мақсатта қолданылатын материалдардың бандың арасы 1.5ев-ге жақын болуы керек. Кездесетін материалдар:

1. Кремний.

2. GaAs.

3. CdTe.

4. CuInSe2

Солнық элементтерде қолданылатын материалдардың критерийлері

1. Бандың арасы 1ев-ден 1.8ев-ге дейін болуы керек.

2. Оларда оптикалық абсорбция жоғары болуы керек.

3. Оларда электр өзгертуі жоғары болуы керек.

4. Материалдың сыртқы заты көп болуы керек және материалдың бағасы төмен болуы керек.

Солнық элементтің артықшылықтары

1. Оның бетінде загрязнение болмайды.

2. Ол узақ уақыт қызмет етуі керек.

3. Оны қызмет көрсету үшін құны жоқ.

Солнық элементтің есерліктері

1. Оны орнату үшін құны жоғары.

2. Оның еңбегі төмен.

3. Бұлақтың күнінде энергия өнерленбейді және түнде де солнық энергиясы алмаймыз.

Солнық энергия жүйелерінің қолданылуы

1. Батареяларды толтыру үшін қолданылады.

2. Жарық сапалы құралдарда қолданылады.

3. Есептік машиналар мен сағаттарды жұмыс істеу үшін қолданылады.

4. Уақытша аппараттарда электр энергиясы қамтамасыз ету үшін қолданылады.

Жалпылау: Халықаралық технологиялар өнерінен кейін, солнық элементтің есерліктері өтуі мүмкін. Технологиялар өнерінен кейін, солнық платтардың және орнату құнының құны төмендейді, сондықтан әр адам оны орнатуға болады. Демек, халықаралық әкімшіліктер солнық энергиясына үлкен маңызды бере отырып, біз бірнеше жылдан кейін аралық үйлерде және электр системаларында солнық энергиясы немесе таза энергия ресурстары қолданылатындығын күтеміз.

Ескерту: Оригиналді сыйлаңыз, жақсы мақалаларды бөлісуға лайық, егер автордық құқықтарды бұзсаңыз, өшіріп тастау үшін хабарласыңыз.