Proizvodnja fotonaponske energije je tehnologija koja direktno pretvara svjetlosnu energiju u električnu energiju korištenjem efekta fotonaponskih volta poluvodičkog sučelja. Ključna komponenta ove tehnologije je solarna ćelija. Nakon što je solarna ćelija inkapsulirana i zaštićena u seriji, može se formirati velika površina modula solarnih ćelija, a zatim se u kombinaciji sa komponentama kao što su kontroleri energije formira fotonaponski uređaj za proizvodnju energije.
Princip proizvodnje energije solarnih ćelija
1. Poluprovodnici tipa N i poluprovodnici tipa P
Intrinsic semiconductors, je čisti poluprovodnik sa kristalnom strukturom koja formira kovalentne veze između atoma. Dva elektrona u kovalentnoj vezi nazivaju se valentnim elektronima.
Valentni elektroni se mogu otrgnuti iz okova jezgra i postati slobodni elektroni (negativno nabijeni) nakon što dobiju određenu količinu energije (povećanje temperature ili osvjetljenje), dok ostavljaju prazno mjesto u kovalentnoj vezi, koja se naziva rupa (pozitivno nabijena). ). I slobodni elektroni i rupe se nazivaju nosiocima, a broj nosilaca u intrinzičnim poluprovodnicima je izuzetno mali, a električna provodljivost je veoma loša.
Ugradnja nečistoća u tragovima (nekih elemenata) u intrinzični poluvodič formira poluprovodnik nečistoće, koji može poboljšati njegovu provodljivost.
Dodatak petovalentnog fosfora zamjenjuje atom silicija, a četiri od pet vanjskih elektrona vanjskog sloja atoma fosfora formiraju kovalentnu vezu s okolnim atomima poluvodiča, a dodatni elektron je gotovo nevezan i lakše postaje slobodan elektron. Stoga se broj slobodnih elektrona povećava nakon dopinga, a provodljivost slobodnih elektrona postaje glavni provodljivi način ovog poluvodiča, koji se naziva poluvodič N-tipa.
Kada se trovalentni bor ugradi da zamijeni atom silicija, stvara se "rupa" kada tri vanjska elektrona vanjskog sloja atoma bora formiraju kovalentnu vezu sa okolnim atomima poluvodiča. Stoga se broj rupa nakon dopinga značajno povećava, a provodljivost rupa postaje glavna provodljiva metoda ovog poluvodiča, nazvanog poluvodič P-tipa.
I poluvodiči N-tipa i P-tipa su neutralni i ne pokazuju električna svojstva prema van.
Elektroni N-tipa poluprovodnika su većinski nosioci, a rupe su manjinski nosioci.
Rupe poluprovodnika tipa P su većinski nosioci, a elektroni su manjinski nosioci.
2. "PN spoj" i "efekat fotonaponskog volta"
PN spoj se sastoji od N-dopiranog regiona i P-tipa dopiranog regiona u bliskom kontaktu. Na kompletnom komadu silikonske pločice, koriste se različiti procesi dopinga za formiranje poluvodiča N-tipa s jedne strane i P-tipa s druge strane. Područje blizu granice između dvije vrste poluprovodnika je PN spoj. Osnovna struktura solarne ćelije je planarni PN spoj velike površine.
Kada sunčeva svjetlost udari u PN spoj, PN spoj apsorbira svjetlosnu energiju da pobuđuje elektrone i rupe, stvarajući napon u PN spoju, što se naziva "efekat fotonaponskog volta" ili jednostavno "fotonaponski efekat".
