Εικονογράφηση της αρχής των ηλιακών συλλεκτών
Εικονογράφηση της αρχής των ηλιακών συλλεκτών
Η ηλιακή ενέργεια είναι η καλύτερη πηγή ενέργειας για την ανθρωπότητα και τα ανεξάντλητα και ανανεώσιμα χαρακτηριστικά της καθορίζουν ότι θα γίνει η φθηνότερη και πιο πρακτική πηγή ενέργειας για την ανθρωπότητα. Τα ηλιακά πάνελ είναι καθαρή ενέργεια χωρίς καμία περιβαλλοντική ρύπανση. Η Dayang Optoelectronics έχει αναπτυχθεί ραγδαία τα τελευταία χρόνια, είναι το πιο δυναμικό ερευνητικό πεδίο και είναι επίσης ένα από τα πιο υψηλού προφίλ έργα.
Η μέθοδος κατασκευής ηλιακών συλλεκτών βασίζεται κυρίως σε υλικά ημιαγωγών και η αρχή λειτουργίας της είναι η χρήση φωτοηλεκτρικών υλικών για την απορρόφηση φωτεινής ενέργειας μετά από αντίδραση φωτοηλεκτρικής μετατροπής, ανάλογα με τα χρησιμοποιούμενα υλικά, μπορεί να χωριστεί σε: ηλιακά κύτταρα με βάση το πυρίτιο και λεπτά - φιλμ ηλιακών κυψελών, σήμερα κυρίως για να σας μιλήσω για ηλιακούς συλλέκτες με βάση το πυρίτιο.
Πρώτον, ηλιακά πάνελ πυριτίου
Αρχή λειτουργίας και διάγραμμα δομής ηλιακών κυψελών πυριτίου Η αρχή της παραγωγής ενέργειας από ηλιακά κύτταρα είναι κυρίως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο των ημιαγωγών και η κύρια δομή των ημιαγωγών είναι η εξής:
Ένα θετικό φορτίο αντιπροσωπεύει ένα άτομο πυριτίου και ένα αρνητικό φορτίο αντιπροσωπεύει τέσσερα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από ένα άτομο πυριτίου. Όταν ο κρύσταλλος πυριτίου αναμειγνύεται με άλλες ακαθαρσίες, όπως βόριο, φώσφορο κ.λπ., όταν προστίθεται βόριο, θα υπάρχει μια τρύπα στον κρύσταλλο πυριτίου και ο σχηματισμός του μπορεί να αναφέρεται στο ακόλουθο σχήμα:
Ένα θετικό φορτίο αντιπροσωπεύει ένα άτομο πυριτίου και ένα αρνητικό φορτίο αντιπροσωπεύει τέσσερα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από ένα άτομο πυριτίου. Το κίτρινο υποδεικνύει το ενσωματωμένο άτομο βορίου, επειδή υπάρχουν μόνο 3 ηλεκτρόνια γύρω από το άτομο βορίου, επομένως θα δημιουργήσει τη μπλε τρύπα που φαίνεται στο σχήμα, η οποία γίνεται πολύ ασταθής επειδή δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια και είναι εύκολο να απορροφηθούν τα ηλεκτρόνια και να εξουδετερωθούν , σχηματίζοντας έναν ημιαγωγό τύπου P (θετικού). Ομοίως, όταν ενσωματώνονται άτομα φωσφόρου, επειδή τα άτομα φωσφόρου έχουν πέντε ηλεκτρόνια, ένα ηλεκτρόνιο γίνεται πολύ ενεργό, σχηματίζοντας ημιαγωγούς τύπου Ν (αρνητικού). Τα κίτρινα είναι πυρήνες φωσφόρου και τα κόκκινα είναι η περίσσεια ηλεκτρονίων. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Οι ημιαγωγοί τύπου P περιέχουν περισσότερες οπές, ενώ οι ημιαγωγοί τύπου Ν περιέχουν περισσότερα ηλεκτρόνια, έτσι ώστε όταν συνδυάζονται ημιαγωγοί τύπου P και τύπου N, θα σχηματιστεί μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού στην επιφάνεια επαφής, που είναι η ένωση PN.
Όταν συνδυάζονται ημιαγωγοί τύπου Ρ και τύπου Ν, σχηματίζεται ένα ειδικό λεπτό στρώμα στη διεπιφανειακή περιοχή των δύο ημιαγωγών) και η πλευρά τύπου Ρ της διεπαφής φορτίζεται αρνητικά και η πλευρά τύπου Ν είναι θετικά φορτισμένη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι ημιαγωγοί τύπου P έχουν πολλαπλές οπές και οι ημιαγωγοί τύπου Ν έχουν πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια και υπάρχει διαφορά συγκέντρωσης. Τα ηλεκτρόνια στην περιοχή N διαχέονται στην περιοχή P και οι οπές στην περιοχή P διαχέονται στην περιοχή N, σχηματίζοντας ένα «εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο» που κατευθύνεται από το N στο P, εμποδίζοντας έτσι τη διάχυση να προχωρήσει. Αφού επιτευχθεί η ισορροπία, σχηματίζεται ένα τέτοιο ειδικό λεπτό στρώμα για να σχηματιστεί μια διαφορά δυναμικού, που είναι η διασταύρωση PN.
Όταν η γκοφρέτα εκτίθεται στο φως, οι οπές του ημιαγωγού τύπου Ν στη σύνδεση PN μετακινούνται στην περιοχή τύπου P και τα ηλεκτρόνια στην περιοχή τύπου P μετακινούνται στην περιοχή τύπου Ν, με αποτέλεσμα ένα ρεύμα από την περιοχή τύπου Ν στην περιοχή τύπου Ρ. Στη συνέχεια σχηματίζεται μια διαφορά δυναμικού στη διασταύρωση PN, η οποία σχηματίζει το τροφοδοτικό.