Солнечные батареи. Теория.

Немного научной теории для понимания принципа работы солнечных панелей

Теория солнечных элементов объясняет процессы преобразования фотонов в электрический ток при встрече с соответствующим полупроводником.

Простое объяснение.

1. Фотоны солнечного света ударяются об солнечную панель и поглощаются полупроводниковым материалом, таким как силикон.
2. Электроны (негативно заряженные частицы) выбиваются фотонами из своих атомов, и двигаясь по материалу создают электрический ток. Благодаря особой конструкции солнечных ячеек электроны могут двигаться только в одном направлении.
3. Массив солнечных ячеек объединенных в солнечные панели создает постоянный электрический ток.

Основным полупроводником использующимся для изготовления солнечных панелей является кремний.  Атом кремния обладает четырьмя электронами в валентной зоне (электроны которые могут покинуть свой атом) В кристаллической решетке атом кремния окружен четырьмя соседними атомами. Связь между атомами формируется из двух электронов по одному от каждого атома и такая связь называется ковалентной. Таким образом каждый атом связан с соседними атомами восемью электронами.

Добавление примесей

Для увеличения количества электронов проводимости в кристаллическую решетку кремния добавляют атомы фосфора содержащие в валентной зоне пять электронов, четверо формируют прочные ковалентные связи с атомами кремния, а пятый остается свободным и может участвовать в проводимости. Такой материал называется проводником n — типа, так как основными носителями заряда в нем являются отрицательно заряженные электроны.

В материале p — типа наоборот основными носителями заряда являются “дырки”. Кол-во которых увеличено за счет добавления атомов бора в кремниевую кристаллическую решетку. Атомы бора содержат только три электрона в валентной зоне, следовательно, электронов не достаточно для формирования четырех ковалентный связей, в результате появляется “дырка”.