Populaire wetenschap: hoe fotovoltaïsche energie wordt gegenereerd?
Jan 05, 2018
Fotovoltaïsche energieopwekking is een technologie die gebruikmaakt van het fotovoltaïsche effect van een halfgeleiderinterface om de lichtenergie rechtstreeks in elektriciteit om te zetten. De fotovoltaïsche stroomopwekking bestaat hoofdzakelijk uit drie delen van een zonnepaneel (een module), een controller en een omvormer. De belangrijkste componenten zijn samengesteld uit elektronische componenten. Dus, wat is een specifiek proces? Hier komen we tot een gedetailleerde analyse, het proces van fotovoltaïsche energieopwekking is wat?
Over halfgeleiders
Siliciumkristalchemie is zeer stabiel. Op kamertemperatuur, behalve waterstoffluoride, is het moeilijk om te reageren met andere stoffen en is het een slechte geleider omdat het geen vrije vrije elektronen heeft. De fosforatomen (P) van de buitenste vijf elektronen, de fosforatomen in het siliciumkristal en vervolgens het siliciumkristal zijn duidelijk extra vrije elektronen.
Fosforatomen nemen vier elektronen weg en de aangrenzende vier siliciumatomen delen, er is een elektron over, het is vrij. Talrijke siliciumatomen in siliciumkristallen worden vervangen door fosforatomen, waardoor er veel vrije elektronen ontstaan, zodat deze elektriciteit geleiden. Op dit punt hebben we een halfgeleider gemaakt, de naam is "N-type halfgeleider."
Na doping met aluminiumatomen is het duidelijk dat er een elektron ontbreekt. Siliciumdotering met driewaardige atomen zoals aluminium en boor resulteert in een ander type halfgeleider genaamd "P-type halfgeleider" P "Stel je een gat voor dat elektronen nodig heeft om te vullen.
P-type halfgeleider is ook geleidend, omdat na de toepassing van een extern elektrisch veld, de elektronen in de P-type halfgeleider achtereenvolgens gaten in de tegenovergestelde elektrische veldrichting opvullen, en op hetzelfde moment dat de gaten in de richting van de elektrisch veld, zodat stroom wordt gegenereerd.
Over PN-knooppunt
Als een zijde van een halfgeleiderkristal een N-type halfgeleider is en de andere zijde een halfgeleider van het P-type is, wordt het contactoppervlak in het midden een PN-overgang genoemd. In N-type halfgeleiders is de concentratie van vrije elektronen hoog, terwijl in P-type halfgeleiders de concentratie van gaten groot is. Volgens het principe van diffusie diffunderen stoffen altijd van hoge concentraties naar lage concentraties.
Daarom zullen er in de PN-overgang veel vrije elektronen van de N-type halfgeleider naar de P-type halfgeleider diffusie zijn, het resultaat is dat de N-type halfgeleider elektrisch neutraal is, niet geladen, maar vanwege het verlies van sommige van de elektronen, is het positief geladen. In de P-type halfgeleider, omdat veel vrije elektronen liepen om veel gaten te vullen, resulterend in verminderde gatconcentratie, is de originele P-type halfgeleider ook elektrisch neutraal, nu meer dan veel elektronische, dus breng negatieve elektriciteit.
In de PN-overgang is één zijde positief geladen en is de andere zijde negatief geladen, waardoor een intern elektrisch veld aan het contactoppervlak wordt gevormd.
Wat is het proces van fotovoltaïsche energieopwekking?
Wanneer zonlicht op een typische halfgeleider schijnt, worden elektronen en gaten gegenereerd. Dat wil zeggen, wanneer zonlicht een vrij elektron in een halfgeleider genereert, wordt tegelijkertijd een gat gegenereerd omdat het elektron de zonnecel verlaat. De positie die moet zijn, wanneer een vrij elektron wordt, mist die positie noodzakelijkerwijs een elektron en worden er gaten gemaakt .
Omdat er een intern elektrisch veld in de PN-overgang is, wanneer het zonlicht elektronen en gaten in de PN-overgang genereert, verplaatsen de elektronen zich naar de N-type halfgeleider onder de werking van het interne elektrische veld. Evenzo verplaatsen de gaten zich naar de halfgeleider van het P-type. Op dit punt kunt u stroom genereren als de PN-junctie op beide uiteinden van de draad is aangesloten.
