Сонячні батареї. Теорія.

Немного научной теории для понимания принципа работы солнечных панелей

Теорія сонячних елементів пояснює процеси перетворення фотонів в електричний струм при зустрічі з відповідним напівпровідником.

Просте пояснення.

1. Фотони сонячного світла вдаряються об сонячну панель і поглинаються напівпровідникових матеріалом таким як силікон.
2. Електрони (негативно заряджені частинки) вибиваються фотонами зі своїх атомів, і рухаючись по матеріалу створюють електричний струм. Завдяки особливій конструкції сонячних осередків електрони можуть рухатися тільки в одному напрямку.
3. Масив сонячних осередків об’єднаних в сонячні панелі створює постійний електричний струм.

Основним полупроводником використовується для виготовлення сонячних панелей є кремній. Атом кремнію володіє чотирма електронами у валентній зоні (електрони які можуть покинути свій атом) В кристалічній решітці атом кремнію оточений чотирма сусідніми атомами. Зв’язок між атомами формується з двох електронів по одному від кожного атома і такий зв’язок називається ковалентним. Таким чином кожен атом пов’язаний з сусідніми атомами вісьмома електронами.

Додавання домішок

Для збільшення кількості електронів провідності в кристалічну решітку кремнію додають атоми фосфору містять в валентної зоні п’ять електронів, четверо формують міцні ковалентні зв’язки з атомами кремнію, а п’ятий залишається вільним і може брати участь в провідності. Такий матеріал називається провідником n-типу, так як основними носіями заряду в ньому є негативно заряджені електрони.

У матеріалі p-типу навпаки основними носіями заряду є “дірки”. Кількість яких збільшено за рахунок додавання атомів бору в кремнієву кристалічну решітку. Атоми бору містять тільки три електрона в валентної зоні, отже електронів мало для формування чотирьох ковалентний зв’язків, в результаті з’являється “дірка”.