За одну секунду большое количество энергии солнца поступает на поверхность нашей планеты, давая жизнь всему живому. Подходящей задачей для пытливых умов считается решение, которое заставило бы ее служить человеческим потребностям. И это уже пытаются осуществить те, кто придумал конструкцию фотоэлектрической панели, способной преобразовывать солнце в электроэнергию.
Осознать, как работает фотоэлектрическая панель, легче на примере конструкции, в основе которой лежит монокристаллический кремний.
Как устроена фотоэлектрическая панель
2 слоя кремния с различными физическими характеристиками создают тонкую пластину. Слой находящийся внутри – монокристаллический чистый кремний с р-типом проводимости, который покрыт с наружной стороны кремниевым слоем «грязного». Это может быть, например, примесь фосфора. Он владеет проводимостью n-типа. Обратная сторона пластины покрыта цельным железным слоем.
В каркасе солнечные элементы зафиксированы так, чтобы можно было подменить, поломавшийся. Вся система покрыта сталинитом либо пластиком, которые ее оберегают от неблагоприятного воздействия факторов извне.
Рабочий принцип фотоэлектрической панели
В результате перетечки зарядов на границе p- и n- слоев, в n-слое появится территория нескомпенсированного позитивного заряда, а в p-слое – негативного заряда, т.е. знаменитый всем из школьного курса физики p-n-переход. Разница потенциалов, появляющаяся на переходе контактная разница потенциалов (возможный барьер) мешает прохождению электронов с p-слоя, но свободно пропускает неосновные носители по направлению противоположном, что дает возможность приобрести фото-ЭДС при попадании на ФЭП солнца.
При облучении светом солнца, поглощенные фотоны начинают вырабатывать неравновесные электронно-дырочные пары. Генерируемые же вблизи перехода электроны, из p-слоя переходят в n-область.
Таким образом проникают в p-слой избыточные отверстия и слоя n (рисунок а). Выходит, что в p-слое скапливается позитивный заряд, а в n- слое – негативный, вызывая напряжение во внешней цепи (рисунок б). У источника тока существует два полюса: позитивный – p-слой и негативный – n-слой.
Это ключевой рабочий принцип солнечный компонентов. Электроны, подобным образом, словно бегают по кругу, т.е. выходят из p-слоя и возвращаются в n-слой, проходя нагрузку (аккумулятор).