Solarna celica: Delovanje in sestava (vključeni diagrami)
Kaj je solarna celica?
Solarna celica (tudi fotovoltaična celica ali PV celica) se definira kot električni naprava, ki pretvarja svetlobno energijo v električno energijo preko fotovoltaičnega učinka. Solarna celica je bistveno p-n spoj dioda. Sončne celice so oblika fotoelektrične celice, ki se definira kot naprava, katere električne lastnosti – kot so tok, napon ali upor – se spreminjajo, ko so izpostavljene svetlobi.
Posamezne sončne celice se lahko združijo v module, znane tudi kot sončne panele. Znanstvena enojna spoj silikatna solarna celica lahko ustvari maksimalen odprt napetostni tok okoli 0,5 do 0,6 voltov. Samo to ni veliko – ampak pomnite, da so te sončne celice majhne. Ko so združene v velik sončni panel, se lahko generira značilno količina obnovljive energije.
Gradnja solarnih celic
Solarna celica je bistveno spoj dioda, čeprav je njena gradnja malo drugačna od konvencionalnih p-n spojev diod. Zelo tank sloj p-tipa polprevodnika raste na relativno debeljem n-tipa polprevodniku. Nato nanizemo nekaj finih elektrod na vrhu p-tipa polprevodnika.
Te elektrode ne ovirajo svetlobe, da bi prispela do tanko sloja p-tipa. Prav pod slojem p-tipa je p-n spoj. Tudi spodaj n-tipa sloja zagotovimo tok zbirajočo elektrodo. Čitavo opremo zaključimo z tankim steklom, da zaščitimo solarno celico pred kakršnim koli mehaničnim šokom.
Delovanje solarnih celic
Ko svetlobo doseže p-n spoj, fotoni svetlobe lahko preprosto vstopijo v spoj preko zelo tanko sloja p-tipa. Svetlobna energija, v obliki fotonov, zagotovi dovolj energije spoju, da ustvari številne elektron-hranilčke pare. Padajoča svetloba prekine termalno ravnotežje spoja. Prosti elektroni v izčrpanem območju lahko hitro pridejo na n-tip stran spoja.
Podobno, hranilčki v izčrpanem območju lahko hitro pridejo na p-tip stran spoja. Ko novonastali prosti elektroni pridejo na n-tip stran, ne morejo več prekročiti spoja zaradi bariernega potenciala spoja.
Podobno, novonastali hranilčki, ko pridejo na p-tip stran, ne morejo več prekročiti spoja zaradi istega bariernega potenciala spoja. Ko se koncentracija elektronov poveča na eni strani, tj. n-tip stran spoja, in koncentracija hranilčkov poveča na drugi strani, tj. p-tip stran spoja, bo p-n spoj deloval kot majhen baterijski element. Nastane napetost, znana kot fotosvetlosna napetost. Če priključimo majhen optični naložnik na spoj, bo skozi njo tekla majhna struja.
V-I karakteristike fotovoltaične celice
Materiali, uporabljeni v solarnih celicah
Materiali, uporabljeni za ta namen, morajo imeti pasovno lupino blizu 1,5 eV. Običajno uporabljani materiali so:
Silicij.
GaAs.
CdTe.
CuInSe2
Kriteriji za materiale, uporabljeni v solarnih celicah
Morajo imeti pasovno lupino med 1 eV in 1,8 eV.
Morajo imeti visoko optično absorpcijo.
Morajo imeti visoko električno prevodnost.
Surowi material mora biti na voljo v obsežnih količinah in cena materiala mora biti nizka.
Prednosti solarnih celic
Ni onesnaževanja, povezanega s tem.
Morajo trajati dolgo časa.
Ni stroškov vzdrževanja.
Nedostatki solarnih celic
Ima visoke stroške namestitve.
Ima nizko učinkovitost.
Med oblačnim dnevom se energija ne more proizvesti, in tudi v noči ne dobimo sončne energije.
Uporaba sistemov za generiranje sončne energije
Lahko se uporabi za nabiranje baterij.
Uporabljeno v merilih svetlosti.
Uporabljeno za poganjanje kalkulatorjev in ur na roko.
Lahko se uporabi v vesoljskih letalih za oskrbo z električno energijo.
Zaključek: Čeprav ima solarna celica nekatere nedostatke, so ti očitno presegani s postopkom razvoja tehnologije, saj se tehnologija razvija, cene sončnih plošč in stroški namestitve se zmanjšajo, tako da jih lahko vsakdo financira. Poleg tega vlada kladi veliko naglas na sončno energijo, zato po nekaj letih lahko pričakujemo, da bo vsaka domača in tudi vsak električni sistem opremljen s sončno ali obnovljivo viro energije.
Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredni delitve, če je kršitev avtorskih pravic se obrazcuje brisanje.
