Устройство Солнечной Батареи. Солнечные Элементы.

Тема — Устройство Солнечной Батареи. Солнечные Элементы.


Солнечные элементы (или фотоэлементы) являются устройствами, что имеют способность преобразовывать солнечное излучение (электромагнитное излучение), непосредственно, в электричество, а точнее в электрический ток электронов. Объединение нескольких фотоэлементов (преобразователей фотоэлектрических) образовывают солнечную батарею. Она имеет возможность производить определённую величину электрического тока и напряжения.


Принцип действия солнечных элементов заключается в явлении внутреннего фотоэффекта. Данный фотоэффект был исследован впервые в 1839 году Эдмоном Беккерелем. Непосредственное устройство большинства солнечных батарей (обычного фотоэлемента) и работа следующие: есть простой полупроводник, то есть — 2 слоя различной проводимости приложенные друг к другу. Эти слои сделаны обычно из кремния с примесями. Примеси определённых химических веществ позволяют в результате получить материалы с необходимыми свойствами, а именно — первый слой обладает избытком валентных электронов, вторая — их недостатком. Вместе они образуют слои «p» и «n».


На промежутке соприкосновения наших пластин появляется некоторая зона с запирающими свойствами. Данная запирающая зона способна противодействовать переходу электрических заряженных частиц (электронов) из слоя «n» в слой «p», благодаря своим электрическим полям, где этих электронов недостаток (да, кстати, места с отсутствующими электронами обозначаются как дырки). При подключении к данному полупроводнику (соединенных двух слоёв) внешнего источника электропитания (плюс к «p» слою, а минус к «n» слою) происходит следующее — под действием внешнего электрического поля электроны с лёгкостью будут преодолевать запирающую зону и свободно переходить на противоположный электрический полюс, что и порождает в итоге электрический ток.


Похожие процессы совершаются и при попадании на наш полупроводник солнечного светового потока. И так, фотон (мельчайшая частица света) испускается солнцем и, пройдя огромный путь, попадает на слои «n» и «p». Этот фотон обладает некоторой энергией, которую передаёт при столкновении электронам (те электроны, что располагаются дальше всего от центра атома, то есть, внешние электроны). В результате происходит выбивание электронов из атома (на месте ушедшего электрона образуется пустое место, что образует так называемую дырку). Выбитые фотоном электроны с дополнительной энергией могут с преодолевать запирающий слой.


Переходу отрицательных заряженных частиц (электронов) их слоя «p» в слой «n», и дырок, из слоя «n» в слой «p», вдобавок помогают имеющиеся электрические поля (отрицательных зарядов, которые располагаются вблизи запирающей зоне «p» проводника и положительных — в зоне «n»), что как бы притягивают к себе электроны и дырки. В результате зона «n» обретает лишний отрицательный заряд, ну, а зона «p» – положительный заряд. В итоге будет возникать небольшое напряжение (разность потенциалов) между 2-мя слоями (равное 0.5 В).


Сила самого тока в солнечном элементе изменяется прямо пропорционально общему количеству попавших фотонов на поверхность фотоэлемента. Следует учесть, что величина электрического тока ещё зависит и от различных других факторов — это, в первую очередь, интенсивность самого излучения, общая площадь элемента, угол попадания светового потока на элемент, продолжительностью эксплуатации батареи, коэффициент полезного действия фотоэлементов, который ещё зависит и от температуры окружающей среды (при увеличении температуры, внутреннее сопротивление фотоэлемента значительно увеличивается).



Из вышесказанного можно сделать такие выводы: солнечные элементы (батареи, фотоэлементы) не могут генерировать слишком большие электрические мощности (при условии малых площадей для своей эксплуатации), они также не способны работать в постоянном режиме (по причине естественной смены ночи и дня), для стабильной выдачи постоянных значений электрического тока и напряжения возникает необходимость использования сторонних систем (аккумуляторы, стабилизаторы и т.д.). Но в роле второстепенного (дополнительного) электрического источника они пригодны. Солнечные элементы хорошо могут применяться в тех случаях, когда требуются не слишком большие электрические мощности и отсутствует возможность подключения к основной электросети.

Узнал что-то Новое?
Поставь Свой Плюс»

Рекомендуем ознакомится: http://electrikpro.ru