Solarne ćelije: Principski rad i konstrukcija (uključeni dijagrami)

Šta je solarna celija?

Solarna celija (takođe poznata kao fotovoltaična celija ili PV celija) definisana je kao električni uređaj koji pretvara svetlosnu energiju u električnu energiju putem fotovoltaičnog efekta. Solarna celija je u osnovi dioda p-n spoja. Solarni čelije su oblik fotoelektričnih čelija, definisane kao uređaji čije električne karakteristike - poput struje, napona ili otpora - variraju kada su izložene svetlosti.

Individualne solarni čelije mogu biti kombinirane kako bi formirale module, opšte poznate kao solarni paneli. Obična jednojunska silikatna solarna celija može proizvesti maksimalni otvoreni napon od oko 0,5 do 0,6 volti. Samo po sebi to nije mnogo - ali imajte na umu da su ove solarni čelije mali. Kada se kombiniraju u veliki solarni panel, može se generisati značajna količina obnovljive energije.

Konstrukcija solarnih čelija

Solarna celija je u osnovi dioda p-n spoja, iako je njena konstrukcija malo drugačija od konvencionalnih dioda p-n spoja. Vrlo tanki sloj p-tipa poluprovodnika raste na relativno debljem sloju n-tipa poluprovodnika. Zatim primenjujemo nekoliko finih elektroda na vrhu sloja p-tipa poluprovodnika.

Ove elektrode ne sprječavaju svjetlost da stigne do tanke sloja p-tipa. Tamo ispod sloja p-tipa postoji p-n spoj. Također pružamo elektrodu za prikupljanje struje na dnu sloja n-tipa. Čitavu montazu enkapsuliramo tankim staklom kako bismo zaštitili solarne čelije od bilo kakvog mehaničkog udara.

Načelo rada solarnih čelija

Kada svjetlost stigne do p-n spoja, fotoni svjetlosti lako mogu unijeti se u spoj, preko vrlo tanke sloja p-tipa. Energijska svjetlost, u obliku fotona, dostavlja dovoljno energije spoju da bi se stvorio broj parova elektron-dirla. Padajuća svjetlost ruši termalnu ravnotežu spoja. Slobodni elektroni u regionu depresije mogu brzo doći do strane n-tipa spoja.

Slično tome, dirla u regionu depresije mogu brzo doći do strane p-tipa spoja. Kada novostvoreni slobodni elektroni dođu do strane n-tipa, ne mogu dalje preći spoj zbog potencijala prepreke spoja.

Slično tome, novostvorene dirla kada dođu do strane p-tipa ne mogu dalje preći spoj zbog istog potencijala prepreke spoja. Kako koncentracija elektrona postaje veća na jednoj strani, tj. strani n-tipa spoja, a koncentracija dirla postaje veća na drugoj strani, tj. strani p-tipa spoja, p-n spoj će se ponašati kao mala baterija. Postavljen je napon poznat kao fotosvetni napon. Ako spojimo mali opterećenje preko spoja, kroz njega će teći mala struja.

V-I karakteristike fotovoltaične čelije

Materijali korišćeni u solarnim čelijama

Materijali koji se koriste za ovu svrhu moraju imati energetski razmak blizu 1,5 eV. Najčešće korišćeni materijali su-

1. Silicij.

2. GaAs.

3. CdTe.

4. CuInSe2

Kriteriji za materijale korišćene u solarnim čelijama

1. Mora imati energetski razmak od 1 eV do 1,8 eV.

2. Mora imati visoku optičku apsorpciju.

3. Mora imati visoku električnu vodljivost.

4. Siromašni materijal mora biti dostupan u obilju, a cena materijala mora biti niska.

Prednosti solarnih čelija

1. Nema zagađenja vezanog uz njih.

2. Mora trajati duže vrijeme.

3. Nema troškova održavanja.

Nedostaci solarnih čelija

1. Ima visok trošak instalacije.

2. Ima nisku efikasnost.

3. Tijekom oblačnih dana, energija se ne može proizvesti, a noću ne dobijamo solarnu energiju.

Primjena sistema solarnog gospodarenja

1. Može se koristiti za punjenje baterija.

2. Koristi se u svjetlosnim merilima.

3. Koristi se za snabdevanje kalkulatora i satova.

4. Može se koristiti u svemirskim leteliciama za pružanje električne energije.

Zaključak: Iako solarna celija ima neke nedostatke, očekuje se da će se ti nedostaci prevladati kako tehnologija napreduje. Budući da tehnologija napreduje, cijena solarnih ploča, kao i trošak instalacije, će se smanjiti tako da ih svako može priuštiti. Nadalje, vlada stavlja naglasak na solarnu energiju, pa možemo očekivati da iza nekoliko godina svaki dom i svaki električni sistem budu snabdijevani solarnom ili obnovljivom izvorom energije.

Izjava: Poštujte original, dobre članke vredi deliti, ako postoji kršenje autorskih prava kontaktirajte za brisanje.