Принцип соларне ћелије

Сунце сија на полупроводнички пн спој да би се формирао нови пар рупа-електрон. Под дејством уграђеног електричног поља у пн споју, фото генерисане рупе теку у п регион, а фото генерисани електрони теку у н регион. Након што је коло спојено, струја се генерише. Ово је принцип рада соларних ћелија са фотоелектричним ефектом.
Постоје два начина за производњу соларне енергије, један је претварање светлости у електричну енергију, а други је директна конверзија светлости у електричну енергију.
Фототермално-електрична конверзија
Режим конверзије светлост-топлота-електрична енергија генерише електричну енергију коришћењем топлотне енергије коју генерише сунчево зрачење. Генерално, апсорбована топлотна енергија се претвара у пару радног медија помоћу соларног колектора, а затим се парна турбина покреће да производи електричну енергију. Први процес је процес конверзије светлости у топлоту; Последњи процес је процес претварања топлоте у електричну енергију, који је исти као и обична производња топлотне енергије. Недостатак соларне топлотне енергије је што је њена ефикасност веома ниска, а цена веома висока. Процењује се да је његова инвестиција најмање 5 до 10 пута већа од улагања у обичне термоелектране. У соларну термоелектрану од 1000 МВ потребно је уложити 2 до 2,5 милијарди америчких долара, са просечном инвестицијом од 1 кВ од 2000 до 2500 америчких долара. Стога се може применити само у посебним приликама у малом обиму, док коришћење у великим размерама није економично и не може се такмичити са обичним термоелектранама или нуклеарним електранама.
Директна оптичко-електрична конверзија
Производња енергије соларних ћелија се врши према фотоелектричним својствима одређених материјала. Црна тела (као што је сунце) зраче електромагнетне таласе различитих таласних дужина (које одговарају различитим фреквенцијама), као што су инфрацрвена, ултраљубичаста, видљива светлост, итд. Када се ови зраци зраче на различите проводнике или полупроводнике, фотони ступају у интеракцију са слободним електронима у проводницима или полупроводника за генерисање струје. Што је краћа таласна дужина и што је већа фреквенција зрака, то има већу енергију. На пример, енергија ултраљубичастог зрака је много већа од енергије инфрацрвеног зрака. Међутим, енергија зрака свих таласних дужина не може се претворити у електричну енергију. Вреди напоменути да је фотонапонски ефекат независан од интензитета зрака. Струја се може генерисати само када фреквенција достигне или премаши праг који може произвести фотонапонски ефекат. Максимална таласна дужина светлости која може да учини да полупроводник произведе фотонапонски ефекат је повезана са ширином појасног појаса полупроводника. На пример, ширина појасног појаса кристалног силицијума је око 1,155еВ на собној температури. Према томе, само светлост са таласном дужином мањом од 1100нм може учинити да кристални силицијум производи фотонапонски ефекат. Производња енергије од соларних ћелија је обновљив и еколошки прихватљив метод производње енергије. Неће производити гасове стаклене баште као што је угљен-диоксид и неће загађивати животну средину. Према материјалима за производњу, може се поделити на полупроводничку батерију на бази силицијума, танкофилну батерију ЦдТе, танкофилну батерију ЦИГС, танкофилну батерију осетљиву на боју, батерију органског материјала, итд. Међу њима, силицијумске ћелије су подељене на монокристалне ћелије, поликристалне ћелије и ћелије танког филма аморфног силицијума. Најважнији параметар за соларне ћелије је ефикасност конверзије. Међу соларним ћелијама на бази силицијума развијеним у лабораторији, ефикасност монокристалних силицијумских ћелија је 25,0 одсто, ефикасност поликристалних силицијумских ћелија је 20,4 одсто, ефикасност ћелија танког филма ЦИГС је 19,6 одсто, ефикасност ћелија танког филма ЦдТе је 16,7 одсто, а ефикасност ћелија танког филма аморфног силицијума (аморфног силицијума) је 10,1 одсто
Соларна ћелија је врста фотоелектричног елемента који може да претвара енергију. Његова основна структура је направљена комбиновањем полупроводника П-типа и Н-типа. Најосновнији материјал полупроводника је "силицијум", који није проводљив. Међутим, ако се у полупроводницима мешају различите нечистоће, од њих се могу направити полупроводници типа П и Н. Затим, полупроводници типа П имају рупу (полупроводници типа П имају један електрон мање са негативним наелектрисањем, што се може сматрати још једним позитивним наелектрисањем), а полупроводници типа Н имају још једну разлику потенцијала слободних електрона за стварање струје, па када сунце сија, светлосна енергија побуђује електроне у атому силицијума да би произвела конвекцију електрона и рупа. На ове електроне и рупе ће утицати уграђени потенцијал, и биће привучени полупроводницима Н-типа и П-типа, и скупљаће се на оба краја. У овом тренутку, ако је спољашњост повезана са електродама да би се формирало коло, ово је принцип производње енергије соларних ћелија.
Укратко, принцип соларне фотонапонске производње енергије је коришћење соларних ћелија за апсорпцију сунчеве светлости 0.4 μм-1.1 μМ таласне дужине (за кристал силицијум), која директно претвара светлосну енергију у електричну излаз енергије.
Будући да је електрична енергија коју производе соларне ћелије једносмерне струје, уколико је потребно да се напајају кућни апарати или различити електрични апарати, потребно је уградити ДЦ/АЦ претварач који ће га заменити наизменичном струјом пре него што се може напајати домаћинству или индустријска снага.
Развој пуњења соларних ћелија Примена соларних ћелија у роби широке потрошње углавном има проблем пуњења. У прошлости, општи објекти за пуњење користили су суве ћелије НиМХ или НиЦд, али НиМХ суве ћелије не могу да одоле високој температури, а суве НиЦд ћелије имају проблем загађења животне средине. Са брзим развојем суперкондензатора, великог капацитета, површине против скупљања и ниске цене, неки соларни производи су почели да користе суперкондензаторе као објекте за пуњење, чиме су побољшали многе проблеме соларног пуњења:
брзо пуњење,
Век трајања је више од 5 пута дужи,
Опсег температуре пуњења је широк,
Смањите потрошњу соларних ћелија (могу се пунити на ниском напону)