Solpaneler, även kända som "solar chips" eller "fotoceller" och "solceller", är fotoelektriska halvledarskivor som använder solljus för att direkt generera elektricitet. En enhet som direkt omvandlar solenergi till elektrisk energi genom den fotoelektriska effekten eller den fotokemiska effekten. Inom fysiken kallas det för fotovoltaisk (Photovoltaic, förkortat PV), eller förkortat fotovoltaisk. Enstaka solceller kan inte användas direkt som strömkällor. För att kunna användas som strömkälla måste flera enstaka solceller kopplas i serie och parallellt och tätt förslutas i komponenter. Dess funktionsprincip är helt enkelt att solpanelerna absorberar solenergi under dagen och omvandlar den till elektrisk energi och lagrar den i batteriet, och batteriet driver solenergins gatubelysning på natten. Så varför producerar solpaneler el i soliga förhållanden?
Solpaneler använder vanligtvis enheter som reagerar på ljus och kan omvandla solenergi till elektricitet. Det vanligaste materialet är kisel, som är ett av de mest förekommande materialen på jorden. Den har halvledaregenskaper, vilket lägger grunden för den fotoelektriska omvandlingsprocessen för solpaneler.
Men det första att förstå är att ledningsförmågan hos rent kisel är mycket dålig, och det finns inga elektroner som kan röra sig fritt i kristallstrukturen. För att förbättra dess ledningsförmåga dopas vanligtvis rent kisel med spårföroreningar för att förbättra dess ledningsförmåga. Enligt denna egenskap kan olika ledande anordningar tillverkas.
För kisel som används för att göra solpaneler av solenergi gatubelysning, tillsätts vanligtvis fosfor eller bor. När bor tillsätts kommer kiselkristallen att bilda ett hål. Eftersom den ursprungliga kiselatomen är omgiven av 4 elektroner, och boratomen är omgiven av endast 3 elektroner, kommer hål också att genereras när den dopas in i den ursprungliga kristallstrukturen. Utan elektroner är detta hål mycket instabilt och absorberar lätt andra elektroner för att bilda en halvledare av P-typ.
När fosforföroreningar dopas till kiselkristaller, eftersom det finns 5 elektroner runt fosforatomerna, kommer den extra elektronen att vara mycket aktiv och bilda en halvledare av N-typ. Det finns många hål i halvledare av P-typ, och det finns många aktiva fria elektroner i halvledare av N-typ. När de två kontakterna kommer dessa fria elektroner att hitta hål och fylla dem. Kontaktytan mellan de två kommer att bilda en potentialskillnad, det vill säga en PN-övergång. P-sidan är positivt och negativt laddad och N-sidan är positivt laddad.
När ljus tas emot kommer energin som finns i ljuset att överföras till halvledaren. Denna energi kommer att lossa strukturen hos elektronerna och röra sig fritt. Detta beror på att solenergi kommer att ta isär elektroner och hål. Under normala omständigheter kommer en foton med en viss energi att frigöra en elektron, som bara råkar bilda ett fritt hål. Om detta händer precis nära kontaktytan, och när det attraheras av det inbyggda elektriska fältet, kommer elektroner att flöda in i n-zonen och hål kommer att flöda in i P-zonen och bilda en ström från N-typ-zonen till P- typ zon. Batteriets kraftverk bildas. Elektricitet bildas av spänning, som används för laddning.
Det bör dock noteras att halvledare inte är bra ledare av elektricitet, och elektroner strömmar genom PN-övergången och flödar sedan i halvledaren, vilket kommer att orsaka mycket förlust. Därför är det övre lagret vanligtvis belagt med metall. Men om den är helmålad kommer det att göra att solljuset inte passerar. Under normala omständigheter används ett metallgaller för att täcka PN-övergången. En annan sak att notera är att kiselytan är mycket reflekterande. Om det inte behandlas kommer en stor mängd solljus att reflekteras. För att lösa detta problem lägger tillverkaren av gatubelysning för solenergi vanligtvis ett lager skyddsfilm med låg reflektionskoefficient på solpanelen. Förlusten orsakad av reflektion kommer att kontrolleras inom 5 procent.
