Fotovoltaická výroba energie je technológia, ktorá priamo premieňa svetelnú energiu na elektrickú energiu pomocou fotovoltaického voltového efektu polovodičového rozhrania. Kľúčovým komponentom tejto technológie je solárny článok. Potom, čo je solárny článok zapuzdrený a chránený v sérii, môže byť vytvorená veľká oblasť modulov solárnych článkov a potom v kombinácii s komponentmi, ako sú regulátory výkonu, sa vytvorí zariadenie na výrobu fotovoltaickej energie.
Princíp výroby energie zo solárnych článkov
1. Polovodiče typu N a polovodiče typu P
Vnútorné polovodiče, sú čisté polovodiče s kryštálovými štruktúrami tvoriace kovalentné väzby medzi atómami. Dva elektróny v kovalentnej väzbe sa nazývajú valenčné elektróny.
Valenčné elektróny sa môžu uvoľniť z pút jadra a stať sa voľnými elektrónmi (záporne nabitými) po získaní určitého množstva energie (zvýšenie teploty alebo osvetlenie), pričom zanechajú voľné miesto v kovalentnej väzbe, ktorá sa nazýva diera (kladne nabitá). ). Voľné elektróny aj diery sa nazývajú nosiče a počet nosičov vo vnútorných polovodičoch je mimoriadne malý, elektrická vodivosť je veľmi nízka.
Začlenenie stopových množstiev nečistôt (niektorých prvkov) do vlastného polovodiča vytvára prímesový polovodič, ktorý môže zvýšiť jeho vodivosť.
Prídavok päťmocného fosforu nahradí atóm kremíka a štyri z piatich vonkajších elektrónov vonkajšej vrstvy atómu fosforu vytvoria kovalentnú väzbu s okolitými polovodičovými atómami a extra elektrón je takmer neviazaný a ľahšie sa stane voľným elektrónom. Preto sa počet voľných elektrónov po dopovaní zvyšuje a vedenie voľných elektrónov sa stáva hlavným vodivým režimom tohto polovodiča, nazývaného polovodič typu N.
Keď sa začlení trojmocný bór na nahradenie atómu kremíka, vytvorí sa "diera", keď tri vonkajšie elektróny vonkajšej vrstvy atómu bóru vytvoria kovalentnú väzbu s okolitými polovodičovými atómami. Preto sa počet otvorov po dopingu výrazne zvyšuje a vedenie otvorov sa stáva hlavnou vodivou metódou tohto polovodiča, nazývaného polovodič typu P.
Polovodiče typu N aj typu P sú neutrálne a navonok nevykazujú elektrické vlastnosti.
Elektróny polovodičov typu N sú väčšinovým nosičom a diery sú menšinovým nosičom.
Diery polovodičov typu P sú väčšinovým nosičom a elektróny sú menšinovým nosičom.
2. "PN prechod" a "efekt fotovoltaických voltov"
PN prechod sa skladá z N-dopovanej oblasti a P-typu dotovanej oblasti v tesnom kontakte. Na úplnom kuse kremíkového plátku sa používajú rôzne dopingové procesy na vytvorenie polovodičov typu N na jednej strane a polovodičov typu P na druhej strane. Oblasť blízko rozhrania dvoch druhov polovodičov je PN prechod. Základnou štruktúrou solárneho článku je veľkoplošný plošný PN prechod.
Keď slnečné svetlo zasiahne PN prechod, PN prechod absorbuje svetelnú energiu na excitáciu elektrónov a dier, čím sa generuje napätie v PN prechode, nazývané „fotovoltaický voltový efekt“ alebo jednoducho „fotovoltaický efekt“.
