Güneş pili enerji üretiminin prensibi nedir?

Now, more and more solar cells appear in people's field of vision. As long as there is sunlight, it can generate current, which is not too convenient. What is its principle? Today, I will briefly and slightly in-depth talk about the power generation principle of the most common crystalline silicon solar cells.

First of all, we have to introduce the raw material of crystalline silicon solar cells: silicon.These black and somewhat metallic things are polysilicon initially prepared by some chemical methods. Silicon is a semiconducting material, which means its conductivity is between that of a conductor and an insulator. Unlike metals, silicon's carriers have something called holes in addition to electrons.

delik nedir?

Silisyum atomunun en dış tabakasında dört elektron vardır. Bazı elektronlar dış dünyadan belirli bir miktar enerji alırsa, serbest kalacaklar ve serbest elektronlar olacaklar ve elektronların orijinal konumu bir boşluk haline gelecek ve bu boşluk bir boşluktur. Hepimiz elektronların negatif yüklü olduğunu biliyoruz, bu nedenle delikler pozitif yüklü bir taşıyıcıya eşdeğerdir.

Bunu bilerek, bundan sonra bahsetmek istediğimiz konu P-tipi silikon ve N-tipi silikondur. Bu çok basittir, P-tipi silikon, deliklerin çoğunluk taşıyıcıları olduğu ve N-tipi silikon, elektronların çoğunluk taşıyıcıları olduğu anlamına gelir. Ne? Elektron ve delik sayısının aynı olması gerektiğini mi söylüyorsunuz? Hmm Silikonun saflığı yüzde 100 ise elbette sayıları aynı ama ya silikon elementindeki silikonun bir kısmını atomun en dış katmanındaki beş elektronlu bir elementle değiştirirsek? En dıştaki kabuğunda yalnızca üç elektron bulunan bir elementle değiştirirseniz ne olur?

Silisyuma en çok eklenen iki element fosfor (artı 5 değerlik) ve bordur (artı 3 değerlik).

Sonra, PN eklemi denen bir şey var, bu sadece bir P-tipi silikon parçası ve bir N-tipi silikon parçası değil. Genel olarak, bir P-tipi silikon parçasının yüzeyi, bir N-tipi silikon tabakası oluşturmak için fosfor ile katkılanır ve bunun tersi de geçerlidir, böylece, P-tipi silikon ve N-tipi silikon arayüzü.

PN bağlantısının oluşumu çok basittir. P-tipi silikonda çok sayıda serbest delik ve N-tipi silikonda çok sayıda serbest elektron bulunduğundan, konsantrasyon farkı nedeniyle P-tipi silikondaki delikler N-tipi silikona yayılırken, N-tipi silikonda daha fazla serbest elektron bulunur. Silikondaki elektronlar ayrıca P-tipi silikona da yayılır. Bu şekilde P ve N-tipi silikonun buluştuğu alanda bir elektrik alanı oluşacaktır. Biz buna yerleşik bir -elektrik alanı diyoruz. Difüzyon ilerledikçe, elektrik alan kuvveti daha da büyüyecek ve elektrik alanı delikleri P-tipi silikona doğru itecektir. yön itin. Son olarak, elektrik alan kuvveti ve konsantrasyon farkı bir denge oluşturur, böylece kararlı bir PN bağlantısı elde edilir.

Şimdi son kısım için. PN bağlantısı nasıl elektrik üretir? Bir yarı iletken olarak silikonun bir başka önemli özelliği daha vardır. Yani ışık olduğunda, silikonun dış katmanındaki elektronlar ışıktan enerji alarak serbest elektronlar haline gelecek ve bir elektron-delik çifti oluşturmak için orijinal konumunda bir delik bırakacaktır. PN ekleminde elektrik alanının oluşturulduğu bölgede bu elektron-delik çiftleri grubu oluşturulursa, elektrik alan kuvvetinin etkisi altında delikler P bölgesine hareket edecek ve elektronlar N bölgesine gidin. Bu şekilde, PN bağlantısı boyunca potansiyel bir fark oluşturulacaktır. PN bağlantısının iki ucunu elektrota bağlayıp sonra açarsak, bir akım üretilecektir.

Yukarıdaki, güneş pillerinin güç üretim prensibidir. Prensip oldukça basittir, ancak üretim sürecinde pil verimliliğini artırmak için iyileştirilmesi gereken birçok başka süreç vardır.