Фотоелектричні елементи, також відомі як сонячні елементи, стали ключовим гравцем у секторі відновлюваної енергії.Ці пристрої революціонізували спосіб використання сонячної енергії для виробництва електроенергії.У цій статті ми заглибимося в захоплюючий світфотоелектричні елементиі дослідити, як вони виробляють електроенергію.
В основі фотоелектричного елемента лежить напівпровідниковий матеріал, зазвичай із кремнію.Коли фотони сонячного світла потрапляють на поверхню клітини, вони збуджують електрони в матеріалі, змушуючи їх відриватися від атомів.Цей процес називається фотоелектричним ефектом.
Щоб скористатися перевагами цих вивільнених електронів, батареї складаються з шарів з різними властивостями.Верхній шар зроблено з матеріалів, спеціально розроблених для поглинання сонячного світла.Нижче цього шару знаходиться активний шар, який складається з напівпровідникового матеріалу.Нижній шар, який називається заднім контактним шаром, допомагає збирати електрони та переносити їх із клітини.
Коли сонячне світло проникає через верхній шар комірки, воно збуджує електрони в атомах напівпровідникового матеріалу.Потім ці збуджені електрони можуть вільно рухатися всередині матеріалу.Однак, щоб генерувати електрику, електрони повинні текти в певному напрямку.
Тут починає діяти електричне поле в клітині.Напівпровідниковий матеріал в активному шарі легований домішками для створення електронного дисбалансу.Це створює позитивний заряд на одній стороні батареї та негативний заряд на іншій.Межа між цими двома областями називається pn-переходом.
Коли електрон збуджується фотоном і відривається від свого атома, він притягується до позитивно зарядженої сторони клітини.Коли він рухається до області, він залишає на своєму місці позитивно заряджену «дірку».Цей рух електронів і дірок створює електричний струм всередині батареї.
Однак у вільному стані електрони не можуть використовуватися для живлення зовнішніх пристроїв.Щоб використати їхню енергію, металеві контакти розміщені на верхньому та нижньому шарах клітин.Коли провідники підключаються до цих контактів, електрони протікають по ланцюгу, створюючи електричний струм.
Один фотоелектричний елемент виробляє відносно невелику кількість електроенергії.Таким чином, кілька елементів з’єднані разом, щоб утворити більший блок, який називається сонячною панеллю або модулем.Ці панелі можна підключати послідовно або паралельно для збільшення напруги та вихідного струму залежно від вимог системи.
Коли електрика вироблена, її можна використовувати для живлення різноманітних пристроїв і приладів.У мережевій системі надлишок електроенергії, виробленої сонячними батареями, може повертатися в мережу, компенсуючи потребу у виробництві викопного палива.В автономних системах, таких як ті, що використовуються у віддалених районах, вироблену електроенергію можна зберігати в батареях для подальшого використання.
Фотоелектричні елементизабезпечити екологічне, стійке та відновлюване рішення для наших енергетичних потреб.Вони мають потенціал значно зменшити нашу залежність від викопного палива та пом’якшити вплив виробництва електроенергії на навколишнє середовище.Оскільки технології продовжують розвиватися, ми можемо побачитифотоелектричні елементистати більш ефективними та дешевшими, що робить їх невід’ємною частиною нашого майбутнього енергетичного ландшафту.
Час публікації: 27 листопада 2023 р