Много от нас по един или друг изправени пред соларни клетки начин. Някой използва или използва слънчеви панели за производство на електроенергия за битови нужди, някой използва малък слънчев панел за зареждане на вашия любим притурка в областта, и някой със сигурност видях една малка слънчева клетка на калкулатора. Някои от тях са дори достатъчно късмет да посетите Слънчевата електроцентрала.

Но замисляли ли сте за това как процесът на преобразуване на слънчевата енергия в електрическа енергия? Каква е физическо явление е в основата на всички слънчеви клетки? Нека се обърнем към физиката и разглежда в детайли процеса на поколение.

От самото начало е ясно, че източникът на енергия е слънчевата светлина тук, или в научен език, електрическата енергия, получена чрез слънчева радиация фотони. Тези фотони може да се мисли като непрекъснато се движи поток от слънчеви елементарни частици, всяка от които има на енергия и следователно на цялата светлина поток носи някои енергия.

С всеки квадратен метър от повърхността на Слънцето непрекъснато, излъчвана за 63 мегавата енергия под формата на радиация! Максималният интензитет на лъчение пада на диапазона на видимия спектър - дължина на вълната от 400 до 800 нм.

Така че, изследователите са установили, че светлинния поток, плътността на слънчевата енергия от слънцето до земята в километри 149600000, след преминаването му през атмосферата и достига до повърхността на планетата, средно около 900 вата на квадратен метър.

Тук можете да се възползвам от тази енергия и да се опита да се измъкне от него електрическа енергия, което е, да трансформира енергията на светлината на потока слънце - енергията на движещи се заредени частици, просто казано - в електричество.

За превръщане на светлината в електричество, ние се нуждаем от фотоелектрически преобразувател. Тези преобразуватели са много разпространени, те се намират в свободния пазар, така наречените слънчеви клетки - фотоволтаични клетки под формата на изрезки от силициеви пластини.

Най-добър - единичен кристал, те имат около 18% ефективност, а именно, ако фотон поток от слънцето има енергийна плътност от 900 W / m, е възможно да се очаква да получи ток от 160 вата на квадратен метър на батерията сглобен от такива клетки.

Осъществено явление се нарича "фотоелектричния ефект". Фотоелектричния ефект или фотоелектричния ефект - явление на електрон емисии материал (феномена на изтласкване на електрони от атомите на веществото) под действието на светлина или друг електромагнитно излъчване.

Дори през 1900 г., Макс Планк, бащата на квантовата физика, предполага, че светлината се излъчва и абсорбира в дискретни порции, или кванти, които по-късно, а именно през 1926 г., химик Gilbert Lewis наричат ​​"фотони".

Всяка фотон има енергия, която може да бъде определена от формула Е = Н # 8729, # 957; - константа на Планк, умножена по честотата на излъчване.

В съответствие с идеята на Макс Palanca е обяснимо явление открита през 1887 г. от Hertz, а след това са задълбочено проучени 1888-1890 Столетов. Александър Столетов експериментално изследва фотоелектричния ефект и установени трите законите на фотоефекта (Stoletova закони):

При постоянна спектрален състав на електромагнитно лъчение инцидент на фотокатода, наситеността фототока пропорционална на светлинна енергия на катода (известен още като: броят на фотоелектроните отделяни от катода 1 C, е пряко пропорционална на интензитета на излъчване).

Максималната изходна скорост на фотоелектроните не зависи от интензитета на падащата светлина, и се определя само от нейната честота.

За всяко вещество съществува фотоелектричния праг, т.е. минималната честота на светлина (в зависимост от химичната природа на веществото и състоянието на повърхността), под която фотоелектричния ефект е невъзможно.

По-късно, през 1905 г., теорията на фотоефекта, Айнщайн се изясни. Тя ще покаже как квантовата теория на светлината и закона за запазване и трансформация на енергия перфектно обясни какво се случва и наблюдаваното. Айнщайн пише уравнението на фотоелектричния ефект, за който той получи Нобелова награда през 1921 г.:

А работата функция тук - това е минималната работа изисква да направи електрона да напусне атом на вещество. Вторият план - кинетичната енергия на електрона след освобождаването.

Това означава, фотон се абсорбира от електроните на атомите, така че кинетичната енергия на електрона в един атом се увеличава с размера на енергия на фотона абсорбира.

Част от тази енергия се изразходва за електрона от атома, електрона от атома и е в състояние да се движат свободно. А като насочващи се движат електрони - това е нищо друго, освен електрически ток или фототок. В резултат на това може да се говори за произхода на ЕМП в веществото в резултат на фотоелектричния ефект.

Вследствие на соларната клетка работи, защото на съществуващата фотоелектричния ефект. Но къде да се движат "нокаутира" електроните в фотоелектричния конвертор? Фотоелектричния конвертор или соларна клетка или соларната клетка - полупроводник. следователно фотоелектричния ефект се среща необичайно, вътрешен фотоефект, и то дори има специално име "клапан фотоелектричния ефект."

Под влияние на слънчева светлина на преход полупроводника р-п и фотоелектричния ефект настъпва появява EMF, но не електрони напускащи фотоклетка, всичко се случва в бариерния слой, когато електроните оставят една част на тялото, преминаване на друга част от него.

Силиконовата в кора 30% от теглото си, така че навсякъде и използване. Игрални полупроводници като цяло е, че те не са проводници или изолатори, тяхната проводимост зависи от концентрацията на примеси, температурата и при излагане на радиация.

Разликата в лента в полупроводника е няколко електронволта, и това е енергия разликата между най-високото ниво на валентност групата на атомите от които електроните се извади, и най-ниското ниво на лентата проводимост. В пропастта на силиций лента е с ширина от 1,12 ЕГ - точно това, което е необходимо за усвояване на слънчевата радиация.

Така, р-п възел. Легирани силициеви слоеве детектор светлина образуват р-п възел на. Там се получава енергиен бариера за електрони, те напусне валентност групата и движение само в една посока, дупките се движат в обратна посока. И се оказва, токът в соларната клетка, т.е. има производство на електроенергия от слънчева светлина.

P-н кръстовище е изложен на фотоните не позволяват таксата превозвачи - електрони и дупки - се движат по начин, различен само в една посока, те са разделени и са на противоположни страни на бариерата. А е свързан към веригата натоварване с помощта на горните и долните електроди, фотоелектричен преобразувател да бъдат подложени на слънчева светлина, ще създаде постоянен електрически ток във външна верига.