Solcelle: Arbeidsprinsipp og Konstruksjon (Diagrammer inkludert)
Hva er en solcelle?
En solcelle (også kjent som en fotovoltagisk celle eller PV-celle) er definert som et elektrisk enhet som konverterer lysenergi til elektrisk energi gjennom fotovoltaisk effekt. En solcelle er i grunn en p-n-junktion diode. Solceller er en form for fotoelektrisk celle, definert som en enhet hvis elektriske egenskaper – som strøm, spenning eller motstand – varierer når den utsattes for lys.
Enkelte solceller kan kombineres til å danne moduler som ofte kalt solpaneler. Den vanlige enkeltjunktion silisium solcelle kan produsere en maksimal åpenkrets spenning på omtrent 0,5 til 0,6 volt. Dette er ikke mye av seg selv – men husk at disse solcellene er små. Når de kombineres til et stort solpanel, kan betydelige mengder fornybar energi genereres.
Konstruksjon av solcelle
En solcelle er i grunn en junktionsdiode, selv om dens konstruksjon er litt annerledes enn tradisjonelle p-n-junktion dioder. Et svært tynn lag p-type halvleder vokses på et relativt tykkere n-type halvleder. Vi legger deretter noen fine elektroder på toppen av det p-type halvlederlaget.
Disse elektrodene hindrer ikke lyset fra å nå det tynne p-type laget. Litt under p-type laget ligger en p-n-junktion. Vi gir også en strømsamlings-elektrod på bunnen av det n-type laget. Vi kapsler hele monteringen med tynn glas for å beskytte solcelle mot eventuelle mekaniske skader.
Arbeidsprinsipp for solcelle
Når lys når p-n-junktionen, kan lysfotonene lett tre inn i junktionen, gjennom det svært tynne p-type laget. Lysenergien, i form av fotoner, gir tilstrekkelig energi til junktionen for å opprette et antall elektron-hull par. Det innfallende lyset ødelegger termodynamiske likevektsforhold i junktionen. De frie elektronene i uttømmelsesregionen kan raskt komme til n-side av junktionen.
På samme måte kan hullene i uttømmelsesregionen raskt komme til p-side av junktionen. Når de nye, frigjorte elektronene kommer til n-siden, kan de ikke videre krysse junktionen på grunn av barrierepotensialet til junktionen.
På samme måte kan de nye, frigjorte hullene, når de kommer til p-siden, ikke videre krysse junktionen på grunn av samme barrierepotensialet til junktionen. Da konsentrasjonen av elektroner blir høyere på én side, altså n-siden av junktionen, og konsentrasjonen av hull blir mer på den andre siden, altså p-siden av junktionen, vil p-n-junktionen oppføre seg som en liten battericelle. En spenning settes opp som kalles fotospenning. Hvis vi kobler en liten belastning over junktionen, vil det være en liten strøm som flyter gjennom den.
V-I-karakteristika for en fotovoltaisk celle
Materiale brukt i solcelle
Materialet som brukes for dette formålet må ha båndbredde nær 1,5ev. Vanlig brukte materialer er-
Silisium.
GaAs.
CdTe.
CuInSe2
Kriterier for materiale som skal brukes i solcelle
Må ha båndbredde fra 1ev til 1,8ev.
Det må ha høy optisk absorpsjon.
Det må ha høy elektrisk ledningskapasitet.
Råstoffet må være tilgjengelig i stor mengde, og prisen på materialet må være lav.
Fordele ved solcelle
Ingen forurensning forbundet med det.
Den må vare lenge.
Ingen vedlikeholdsutgifter.
Nedtur ved solcelle
Den har høy installasjonskostnad.
Den har lav effektivitet.
På skyete dager kan ikke energi produseres, og heller ikke om natten vil vi få solenergi.
Bruk av solgenereringssystemer
Den kan brukes til å lade batterier.
Brukes i lysmålere.
Den brukes til å drive kalkulatorer og ur.
Den kan brukes i romfartøy for å gi elektrisk energi.
Konklusjon: Selv om solcelle har noen ulemper forbundet med det, men ulemper forventes å overkommes som teknologien fremover, siden teknologien utvikles, vil kostnaden for solplater, samt installasjonskostnaden, synke ned slik at alle kan tilbringe å installere systemet. Videre legger regjeringen stor vekt på solenergi, så etter noen år kan vi forvente at hver husholdning og også hvert elektriske system er drivd av sol eller fornybar energikilde.
Erklæring: Respektér det opprinnelige, gode artikler verd å dele, hvis det er inngrep vennligst kontakt slett.
