Nguyên lý hoạt động tạo ra dòng điện của tấm pin năng lượng mặt trời

Lịch sử của hiệu ứng quang điện

Các kết quả quang điện lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1839 bởi nhà vật lý người Pháp Alexander Edmond Becquerel.

Tuy nhiên, mãi đến năm 1883, một tế bào năng lượng mới được hình thành do Charles Fritts phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp vàng rất mỏng để tạo thành một đường giao nhau.

Hiệu suất của thiết bị này chỉ là 1%, và tất cả các Russell được coi là nhà lắp ráp pin mặt trời đầu tiên vào năm 1946.

SvenAsonBerglund đã áp dụng một lý thuyết phương pháp để cải thiện kỹ năng nhận dạng ánh sáng của pin.

Cơ sở vật lý của chất bán dẫn

Để tìm hiểu về pin mặt trời, một số lý thuyết phổ biến của vật lý bán dẫn là điều cần thiết.

Cuộc thảo luận sau đây chỉ giới hạn hiệu suất của Tế bào năng lượng Silicon tinh thể để làm cho nó trở nên tầm thường.

Silicon thuộc nhóm IV.

Tức là, có bốn electron ở phía ngoài cùng.

Silicon có thể kết hợp với silicon khác để tạo thành chất rắn.

Thường có hai loại chất rắn silic: đa hình (không sắp xếp) và tinh thể (các nguyên tử theo thứ tự sắp xếp ba chiều).

p

Các tấm pin mặt trời tại hà nội giá rẻ hổ biến nhất sử dụng silicon đa tinh thể.

Silicon là một chất bán dẫn.

Nghĩa là, một vật rắn silicon có thể tiếp cận các electron trong một lớp năng lượng cụ thể, nhưng không đạt được ở một số lớp năng lượng khác.

Các lớp năng lượng không được phép này được coi là rỗng.

Lý thuyết này dựa trên cơ học lượng tử.

Silicon nguyên chất có độ dẫn điện thấp ở nhiệt độ phòng.

Trong cơ học lượng tử, có một lời giải thích tinh tế về mức năng lượng Fermi của lớp trống.

Một lượng nhỏ nguyên tử nhóm III hoặc nhóm V có thể được thêm vào bảng tuần hoàn để tạo ra silic dẫn điện cao.

Các nguyên tử này chiếm vị trí của nguyên tử silic trong mạng tinh thể và nối nó với nguyên tử silic liền kề cũng như silic.

Điều đó nói lên rằng, phân tử nhóm III có ba electron bên ngoài và nguyên tử nhóm V có năm electron bên ngoài, do đó, trong mạng tinh thể có thêm một số electron và một số bị thiếu.

Do đó, các electron thừa hoặc thiếu (gọi là lỗ trống) không tham gia vào liên kết lưới.

Chúng tự do di chuyển trong tinh thể.

Silicon liên kết với các nguyên tử nhóm III (nhôm hoặc gali) được gọi là loại bán dẫn p vì năng lượng của nó nói chung là mang điện tích dương, và khi liên kết với các nguyên tử nhóm V (phốt pho, asen), nó có năng lượng âm. Bởi vì nó mang, nó được gọi là chất bán dẫn n.

Hãy nhớ rằng cả hai loại n và p đều có năng lượng trung hòa.

Đó là, chúng có cùng năng lượng tích cực và tiêu cực.

Loại n và loại âm có thể chuyển động ngược chiều với loại p.

Sự chuyển đổi ánh sáng quang điện thành điện năng Khi một phôtôn chạm vào silicon, một trong hai hiện tượng xảy ra:

1. Các photon truyền trực tiếp qua một miếng silicon.

Điều này thường xuất hiện khi năng lượng photon thấp hơn đủ để đưa điện tử lên mức năng lượng cao hơn.

2. Năng lượng phôtôn bị silic hấp thụ.

Điều này luôn xảy ra khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn.

Khi một photon bị hấp thụ, năng lượng của nó được truyền cho các electron trong màng tinh thể.

Thông thường, các điện tử này là lớp ngoài cùng và thường liên kết với các nguyên tử lân cận nên không thể thay thế chúng ở xa.

Khi một electron bị kích thích, nó trở nên dẫn điện và có thể chuyển động tự do trong chất bán dẫn.

Khi đó, nguyên tử thiếu một electron gọi là “lỗ trống”.

Lỗ trống này cho phép các điện tử của các nguyên tử lân cận thay thế và lấp đầy "lỗ trống", lỗ trống này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có "lỗ trống".

Cứ như vậy, các "lỗ trống" được chuyển qua các mạch bán dẫn.

Các photon chỉ cần nhiều năng lượng hơn là đủ để kích thích các electron lớp ngoài cùng dẫn điện.

Tuy nhiên, vì tần số của mặt trời luôn tương đương với 6000 ° K nên phần lớn năng lượng mặt trời bị silic hấp thụ.

Tuy nhiên, hầu hết năng lượng mặt trời được chuyển đổi thành nhiệt năng nhiều hơn khả năng sẵn có.

..