Из-за того, что в нашей стране не так развита солнечная энергетика (хотя у нас есть и панели, и гибридные котельные, которые могут использовать солнечную энергию), как в других активно развивающихся странах, то и понимания устройства солнечных панелей у 95% населения страны нет. Большинство написанной литературы пестрит терминологией или вообще на иностранном языке. Поэтому тут врываюсь с ноги в дверь я и начинаю объяснять понятно и наглядно принцип устройства.
Для начала я препарирую солнечную панель, она словно слоёный пирог внутри.
Первый слой - это защитное стекло. Обычно его делают из закаленного стекла.
Второй и последний слой - это слои из токопроводящего метала. В частности, второй слой состоит из контактов небольшой площадью, дабы не мешать солнечным лучам добраться до следующих (ОЧЕНЬ ВАЖНЫХ!) слоев.
Затем идут два важных слоя полупроводников известные ещё как солнечные фотоэлементы; они бывают кремниевые, бывают пленочные или из полимеров, но принцип работы от этого не изменится. Так рассмотрим же тогда самые простые и самые используемые панели из кремния :-)
Небольшое примечание: нужно добавить, что помимо вышеописанных слоев, бывают и другие слои (изоляционные, напыления и тп), но они направлены на увеличение эффективности панелей и принцип работы никак не меняют.
Почему кремний?
Кремний - полупроводник. Он может проводить электроны или изолировать их, в зависимости от ситуации, а также его на нашей планете огромное количество.
Атомы кремния имеют четыре внешних электрона (электроны, принимающие участие в образовании химических связей), которые образуют стабильную кристаллическую структуру, когда связаны.
Смешивание кремния с элементами, имеющими разное количество электронов, создает несбалансированную структуру и потому физико химические свойства материала меняются. Такой процесс называется легированием.
При строительстве солнечных панелей используют легирование кремния бором (B) и фосфором (P).
Бор имеет три внешних электрона. При смешивании его с кремнием образуется "дыра" в структуре. Эти "дыры" подвижны и несут положительный заряд, в результате чего образуется кремний P-типа.
Фосфор имеет 5 внешних электронов. Кремний создает тесную связь с четырьмя из этих электронов, но пятому остается только свободно перемещаться. И этот свободный электрон несет отрицательный заряд, в результате этого уже образуется кремний N-типа.
Электронно-дырочный переход, более известный как P-N переход
Когда кремний P-типа и N-типа прислоняются друг к другу, некоторые из электронов и "дыр" собираются вместе, образуя электрическое поле.
Когда энергия солнечного света проходит сквозь кремний, она теряет свои положительные и отрицательные заряды в обоих слоях, которые затем возвращаются каждый в свой. Далее же, если соединить кремний P и N-типа в цепь, то избыточные электроны и "дыры" создадут электрический ток.
Что же дальше?
В связи с тем, что современные приборы работают на переменном токе, сгенерированный в солнечных батареях постоянный ток идет в устройство, которое преобразует его в переменный и только оттуда в дом.
Любите нашу планету, а у меня всё на этом. Спасибо за внимание :-)
