Aurinkosähköinen sähköntuotanto on tekniikka, joka muuntaa valoenergian suoraan sähköenergiaksi käyttämällä puolijohderajapinnan aurinkosähkövolttivaikutusta. Tämän tekniikan avainkomponentti on aurinkokenno. Kun aurinkokenno on kapseloitu ja suojattu sarjassa, voidaan muodostaa suuri pinta-ala aurinkokennomoduuleita, ja sitten yhdistetään komponentteihin, kuten tehonsäätimiin, muodostetaan aurinkosähkövoimantuotantolaite.
Aurinkokennojen sähköntuotannon periaate
1. N-tyypin puolijohteet ja P-tyypin puolijohteet
Sisäiset puolijohteet, ovat puhtaita puolijohteita, joiden kiderakenteet muodostavat kovalenttisia sidoksia atomien välillä. Kovalenttisessa sidoksessa olevia kahta elektronia kutsutaan valenssielektroneiksi.
Valenssielektronit voivat irrota ytimen kahleista ja muuttua vapaiksi elektroneiksi (negatiivisesti varautuneiksi) saatuaan tietyn energiamäärän (lämpötilan nousu tai valaistus), samalla kun ne jättävät tyhjän paikan kovalenttiseen sidokseen, jota kutsutaan aukoksi (positiivisesti varautuneeksi). ). Sekä vapaita elektroneja että reikiä kutsutaan kantoaaltoiksi, ja kantoaaltojen lukumäärä sisäisissä puolijohteissa on tavattoman pieni, sähkönjohtavuus on erittäin huono.
Pienten määrien epäpuhtauksia (jotkin alkuaineet) sisällyttäminen sisäiseen puolijohteeseen muodostaa epäpuhtauspuolijohteen, joka voi parantaa sen johtavuutta.
Viisiarvoisen fosforin lisäys korvaa piiatomin, ja neljä fosforiatomin ulkokerroksen viidestä ulkoelektronista muodostaa kovalenttisen sidoksen ympäröivien puolijohdeatomien kanssa, ja ylimääräinen elektroni on melkein sitoutumaton ja siitä on helpompi tulla vapaa elektroni. Siksi vapaiden elektronien määrä kasvaa seostuksen jälkeen, ja vapaiden elektronien johtumisesta tulee tämän puolijohteen pääjohtavuusmuoto, jota kutsutaan N-tyypin puolijohteeksi.
Kun kolmiarvoinen boori sisällytetään korvaamaan piiatomi, syntyy "reikä", kun booriatomin ulkokerroksen kolme ulompaa elektronia muodostavat kovalenttisen sidoksen ympäröivien puolijohdeatomien kanssa. Siksi reikien määrä seostuksen jälkeen kasvaa merkittävästi, ja reiän johtamisesta tulee tämän puolijohteen pääjohtamismenetelmä, jota kutsutaan P-tyypin puolijohteeksi.
Sekä N-tyypin että P-tyypin puolijohteet ovat neutraaleja eivätkä osoita sähköisiä ominaisuuksia ulospäin.
N-tyypin puolijohteiden elektronit ovat enemmistön kantajia ja reiät vähemmistökantoaaltoja.
P-tyypin puolijohteiden reiät ovat enemmistökantoaaltoja ja elektronit vähemmistökantoaaltoja.
2. "PN-liitos" ja "valosähkövolttivaikutus"
PN-liitos koostuu N-seostetusta alueesta ja P-tyypin seostusalueesta, jotka ovat läheisessä kosketuksessa. Täydellisessä piikiekon kappaleessa käytetään erilaisia seostusprosesseja N-tyypin puolijohteiden muodostamiseen toiselle puolelle ja P-tyypin puolijohteiden muodostamiseen toiselle puolelle. Kahden puolijohteen rajapinnan lähellä oleva alue on PN-liitos. Aurinkokennon perusrakenne on laaja-alainen tasomainen PN-liitos.
Kun auringonvalo osuu PN-risteykseen, PN-liitos absorboi valoenergiaa virittääkseen elektroneja ja reikiä, jolloin syntyy jännitettä PN-liitoksessa, jota kutsutaan "valosähkövolttivaikutukseksi" tai yksinkertaisesti "valosähkövaikutukseksi".
