A fotovoltaikus energiatermelés olyan technológia, amely a fényenergiát közvetlenül elektromos energiává alakítja a félvezető interfész fotovoltaikus volt hatásának felhasználásával. Ennek a technológiának a kulcseleme a napelem. A napelem tokozása és soros védelme után nagy felületű napelem modulok alakíthatók ki, majd az olyan alkatrészekkel kombinálva, mint a teljesítményszabályozók, egy fotovoltaikus áramtermelő berendezés képződik.
A napelemes energiatermelés elve
1. N-típusú félvezetők és P-típusú félvezetők
A belső félvezetők tiszta félvezetők, amelyek kristályszerkezetével kovalens kötéseket képeznek az atomok között. A kovalens kötésben lévő két elektront vegyértékelektronoknak nevezzük.
A vegyértékelektronok kiszabadulhatnak az atommag bilincseiből, és szabad elektronokká válhatnak (negatív töltéssel), miután bizonyos mennyiségű energiát szereznek (hőmérséklet-emelkedés vagy megvilágítás), miközben üresedést hagynak a kovalens kötésben, amelyet lyuknak (pozitív töltésű) neveznek. ). A szabad elektronokat és a lyukakat egyaránt hordozóknak nevezzük, és a belső félvezetőkben a hordozók száma rendkívül kicsi, az elektromos vezetőképesség nagyon rossz.
Nyomnyi mennyiségű szennyeződés (egyes elemek) beépülése a belső félvezetőbe szennyező félvezetőt képez, ami növelheti vezetőképességét.
Az ötértékű foszfor hozzáadása a szilíciumatomot helyettesíti, és a foszforatom külső rétegének öt külső elektronja közül négy kovalens kötést hoz létre a környező félvezető atomokkal, és az extra elektron szinte nem kötődik, és könnyebben válik szabad elektronná. Ezért a szabad elektronok száma növekszik az adalékolás után, és a szabad elektronvezetés válik ennek a félvezetőnek a fő vezetőképességévé, amelyet N-típusú félvezetőnek neveznek.
Amikor háromértékű bórt építenek be a szilíciumatom helyettesítésére, "lyuk" keletkezik, amikor a bóratom külső rétegének három külső elektronja kovalens kötést hoz létre a környező félvezető atomokkal. Ezért az adalékolás után a lyukak száma jelentősen megnő, és a lyukvezetés válik ennek a félvezetőnek a fő vezető módszerévé, amelyet P-típusú félvezetőnek neveznek.
Mind az N-típusú, mind a P-típusú félvezetők semlegesek, és nem mutatnak elektromos tulajdonságokat kifelé.
Az N típusú félvezetők elektronjai többségi, a lyukak kisebbségi hordozók.
A P-típusú félvezetők lyukai többségi, az elektronok kisebbségi hordozók.
2. "PN átmenet" és "fotovoltaikus volt hatás"
A PN csomópont egy N-adalékolt régióból és egy P-típusú adalékolási régióból áll, amelyek szorosan érintkeznek egymással. Egy komplett szilíciumlapkadarabon különböző adalékolási eljárásokat alkalmaznak az egyik oldalon N-típusú félvezetők, a másik oldalon P-típusú félvezetők kialakítására. A kétféle félvezető határfelületéhez közeli tartomány a PN átmenet. A napelem alapszerkezete egy nagy felületű sík PN csomópont.
Amikor a napfény eléri a PN átmenetet, a PN átmenet elnyeli a fényenergiát, hogy elektronokat és lyukakat gerjesztsen, és feszültséget generál a PN átmenetben, amit "fotovoltaikus volt effektusnak" vagy egyszerűen "fotovoltaikus hatásnak" neveznek.
