Hvordan fungerer solcelleanlegg?

Fotovoltaiske solcellerFotovoltaisk solcelle. Bilde: Dave Weaver Shutterstock

Solenergi lever bedre tider, hver dag installeres tusenvis av nye solcellepaneler rundt om i verden, og genererer ren og gratis strøm. Men vet du hvordan solceller eller celler fungerer? Hvordan klarer de å produsere strøm? Vi vil fortelle deg det.

Solen er den mest tilgjengelige energien på jorden, men for å konvertere den til strøm trenger vi et veldig rikelig element, sand.

Det er nødvendig å konvertere sand til silisiumkrystaller med en renhet på 99,999% hvis vi ønsker å bruke den til fremstilling av solceller med solcelleanlegg. For å oppnå dette må sanden gjennomgå en kompleks renseprosess for å oppnå rått silisium (98% renhet).

Dette rå silisiumet blir omdannet til en gassformig silisiumkomposittform og deretter blandet med hydrogen for å oppnå sterkt renset polykrystallinsk silisium. Prosessen er litt mer komplisert hvis du vil skaffe monokrystallinsk silisium, dyrere å produsere, men også med bedre ytelse.

Dette polykrystallinske eller monokrystallinske silisium er støpt for å lage skiver. Disse skivene er den sentrale kjernen i solceller med solcelleanlegg.

I denne strukturen er silisiumatomene koblet sammen. Vi vet at elektronene i denne strukturen ikke har noen bevegelsesfrihet.

Hvis vi injiserer fosforatomer med 5 valenselektroner i strukturen, doping av N-type, når sollys treffer elektronene, får de foton energi, noe som gjør dem i stand til å bevege seg fritt. Imidlertid produserer ikke denne tilfeldige bevegelsen av elektronene noen strøm gjennom ladningen.

For at elektroner skal bevege seg ensrettet, er det nødvendig med en drivkraft. En enkel måte å produsere denne drivkraften på er et PN-ledd.

Hvordan produserer et PN-veikryss motivkraften?

Hvis vi injiserer bor med 3 valenselektroner i rent silisium vil det være et hull for hvert atom. Dette kalles doping av P-type. Hvis de to typene dopede materialer kommer sammen, vil noen elektroner fra N-siden gå til P-regionen og fylle de tilgjengelige hullene. Dermed dannes et utarmingsområde , hvor det ikke er frie elektroner eller hull.

Takket være migrasjonen av elektroner blir N-siden positivt ladet og P-siden blir negativt ladet, noe som vil danne et elektrisk felt mellom ladningene. Dette elektriske feltet produserer den nødvendige motivkraften.

Når lyset faller på N-området, trenger det inn i uttømningsregionen, der det produseres elektroner og hull som blir frastøtt mot henholdsvis N- og P-områdene takket være det elektriske feltet. Konsentrasjonen av elektronene i N-regionen og av hull i P-regionen blir så høy at det vil oppstå en potensiell forskjell mellom dem.

Solcelledrift. Bilde: Studio BKK Shutterstock

Hvis vi nå kobler noen ladning mellom disse to regionene, vil elektronene begynne å strømme gjennom ladningen, kombinere med hullene i P-regionen og produsere strøm.

I kommersielle solceller, for å øke energieffektiviteten, er N-laget veldig tynt og veldig belagt, mens det nedre P-laget er tykkere og tynt dopet, noe som øker tykkelsen på uttømningsregionen og dermed Elektrisitetsproduksjon.

Solcellepaneldeler. Bilde: Alejo Miranda Shutterstock

Solceller danner solcellepaneler ved å koble et visst antall av dem både i serie og parallelt, gjennom kobberforeninger.

Anbefalt

Egenskaper, fordeler og bruk av eplecidereddik
Avokado: hvordan plante sin grop?
Egenskaper, fordeler og bruk av laurbærblad