Mi tette napelemek fajuk, a működési elve

Attól a pillanattól kezdve, amikor a távoli 1839 francia tudós Aleksandr Bekkerel véletlenül rábukkant a furcsa jelenség társul a hatását a fény néhány anyag, sok minden történt. És megbotlott a régi kiadvány a Journal of Physics, német fizikus Genrih Gerts nem véletlenül kísérleteket végezni besugárzása által ultraibolya fény cink levezető rezonátor.

Kutatásai arra a felismerésre vezetett, amit most az úgynevezett „külső fotoelektromos hatás.” Következő stafétabotot vette a magyar tudós, Alexander Stoletov hogy felfedezzük ezt a jelenséget, több fontos felfedezések és vezette az első törvény a fotoelektromos hatás. A huszadik század elején, Albert Einstein, azon a feltételezésen alapul, a Max Planck adta alapvető magyarázata a fotoelektromos hatás.

Azóta számos kiemelkedő tudósok évszázadok óta kutatják a fényelektromos hatás, abban a reményben, hogy megtalálja ezt a jelenséget, hogy gyakorlati haszna. És a megoldás találtak. Kezdetben az olasz Giacomo Luigi Giacomo Luigi Ciamician létrehoz egy prototípus, és 1954-ben az amerikai cég Bell Laboratories bejelentette, hogy a szakértők létrehozta a világ első napelemes termel elektromos áramot, ha napfény éri. Ez volt a fotoelektromos hatás akcióban.

Tehát mi az, amiből napelemek készülnek, hogyan működnek.

Általános szabály, hogy ha azt mondják: „napelem” kifejezés azt jelenti, hogy egy vagy több napelem, amely, ha besugárzott napfény, alakítani villamos energiát. A fő eleme az átalakítás a napsugárzás árammá - ez, természetesen, egy anyagot, amely, amikor a megvilágított, átalakítja a patak fény árammá. Ez az anyag - félvezető.

Villamosmérnöki, elektronikai használnak, általában két félvezető - germánium (Ge) és szilícium (Si). A fotovillamos többnyire szilícium, mint a leggyakoribb és olcsó. Németország - egy ritka elem, drága, ezért kivételes esetekben alkalmazható.

A szerkezet a napelem

Mono- és polikristályos - kétféle szilícium használt fényelektromos. Mint már nyilvánvaló jellemzőit monokristályos fotovoltaikus készült szilícium növesztett mesterségesen.

A kristályokat ezután vágott egy speciális technológiával vékony lemezek, amelyek készült magukat fotovoltaikus. A vágott lemez pontosságát gondosan ellenőriztük szeletelésre, a lemez vastagsága is, a hiánya fogyatékosságok.

Ez az irányítás szükséges összeszereléséhez a napelemes modul, mivel a legkisebb eltérés a paramétereket a legalább egy elem jár jelentős teljesítményveszteséget teljes szoláris modul. A lemezeket monokristályos szilícium színű egységesen sötét szürke színű - a szín a természetes szilícium-kristályok.

SPC
Polikristályos (balra), monokristályos (jobbra)

Ezzel szemben egyetlen kristályok polikristályos fotovoltaikus készülnek öntéssel. Ezek a napelemek több egyszerű és hozzáférhető. Ha napelemek egy monokristályos szilícium nyolcszögeket súlyosan idősebb mérete (tűrés ± néhány mikrométer), a polikristályos elemek - többnyire négyszögletes kék kékes árnyalattal. A szilícium, hogy hozzájussanak egyes hozzáadott tulajdonságok egy bizonyos mennyiségű arzén (As) és a bór (B).

Konvertálása fényt elektromossággá

Ez a gyakorlati alkalmazása a fotoelektromos hatás - közvetlen fény energiát elektromos energiává alakítja. Valójában, a reakció anyag fénybesugárzás függ a kristályszerkezet a félvezető. Szerkezetileg, minden egyes cella, amely két réteget. Az egyik réteg a rács egy többlet elektronok és az úgynevezett elektron domént.

A második réteg, illetve hiányzik elektronok és az úgynevezett egy lyuk területe (az elektronikai térben, amelyben elektronok kell lennie, de nincs úgynevezett lyukak). A határ a két réteg az úgynevezett elektron-lyuk p-n átmenetet. Típusától függően az átmenet félvezető tulajdonságai eltérőek lehetnek. Aztán hívott egy lyuk-elektron n-p csomópont.

A működési elve a fotocella

Amikor fénynek tesszük ki, ez a két réteg kezdenek, hogy kölcsönhatásba lépnek, elektronok az egyik rétegről felülírják a lyukat a másik réteg. Ebben az esetben, egy elektromotoros erő, esztergálás, sőt, a két réteg a szokásos akkumulátort elektródák.

Most, hogy ezt a villamos energia csak forrasztani a felszínre egyes vékony vezeték réteg és a csatlakoztatott terhelést. Meg kell jegyezni, hogy ez a folyamat nem okoz a kémiai reakciót a félvezető, és ebből következően, a napelem eltelt ilyen napelemek, igen hosszú lehet.

Sok országban, kutatóközpontok végzett munka, amely a probléma megoldása érdekében a hatékonyság növelésének a napelemek. Kipróbált különböző anyagok kombinációjából alkalmazásra napelemek. A szilícium vékonyréteg-elemekből adunk különböző arányban, gallium, arzén, réz és kadmium. Továbbá, ezek az adalékanyagok lehetnek tiszta formában vagy anyagok kombinációja, mint például a gallium-arzenid (GaAs).

Ezen túlmenően, a napelemek hatékonyságát nagyban befolyásolja, ha nem egyezik, akkor a maximális hasonlóság mind a fizikai (méreteit) és a villamos (áram-feszültség karakterisztika) az elemek szerepelnek az egy napelemes modul. A művelet napelemek lehet olyan helyzet, amelyben egy vagy több napelem is szürkén jelennek meg.

Így azok egy bizonyos ideig vannak zárva a működési egység konfigurációs. De van dugva a lánc, akkor kell melegíteni, és ennek következtében nem. A hőleadást a napelemek, folyamatosan bombázzák a nap, az is elég komoly probléma, amelynek megoldása sok tudós dolgozik.

Változatos napelemek

Kevés a leggyakoribb a napelemek. Az első, természetesen, napelemek, összeszerelt alapján szilícium napelemek. A legmagasabb hatásfokú modulok alapján készült az egykristály szilícium.

A hatékonyság ilyen modulok szerint a legfrissebb adatok bizonyos esetekben elérheti 23%. Átlagban, az elért hatékonyság értéke egyenlő 18%. Olcsóbb panel összeszerelt a bázis poliszilikon.

A hatékonyság ilyen napelemek és középértéke alatti nem haladja meg a 16% -ot. Mivel azonban az a tény, hogy a polikristályos cellák egy téglalap alakú, akkor jobb, töltse ki a házához. Ezért a kapacitás értékek által generált modulok alapján mono- és polikristályos szilícium különböznek egymástól nagyon kis mennyiségben.

A legolcsóbb hélium akkumulátorok alapulnak amorf szilícium. Ezek a modulok a legalacsonyabb hatékonyság - körülbelül 8%, de a költségek által termelt villamos energia ezek az eszközök is a legalacsonyabb.

Modul alapú amorf szilícium

Azt is meg kell jegyezni, hélium panel alapján kadmium-tellurid (CdTe), által alkotott vékony film technológia. A film vastagsága néhány száz mikrométer e félvezető alkalmazzák a panel. A termelés ezen panelek kevésbé káros képest a termelés más típusú panelek. A hatékonysága ezek az akkumulátorok 12%.

Modul alapján a kadmium-tellurid

A közelmúltban kapott hélium elosztó modulok alapú vegyület félvezető, amely indium, gallium, a réz, és a szelén (CIGS). Ezek a modulok, valamint a kadmium-tellurid modulok gyártott vékonyréteg-technológiával. Hatásfokuk 15%.

Modul alapján CIGS

Természetesen a fogyasztó nem feltétlenül tudja, hogyan kell megépíteni, és működik a házi napenergia. Végtére is, senki sem érdekel, hogy mi van benne, mondjuk, egy TV-vel. Csak nézd meg az átvitelt. Azonban vásárol egy TV, már tudjuk, annak jellemzőit, tudjuk, hogy egy cég állítja elő azt, hallott vélemény róla.

De ahhoz, hogy válasszon egy elektromos berendezések otthon, akkor szükség van legalább egy durva ötlet, hogy mit fog kapni, és hogyan fog működni. És kétségtelen, hogy az alapvető ismereteket a szerkezet egyes elemeinek segít, hogy a helyes választás.