المعارف

رسم توضيحي لمبدأ الألواح الشمسية

رسم توضيحي لمبدأ الألواح الشمسية

الطاقة الشمسية هي أفضل مصدر للطاقة للبشرية، وخصائصها التي لا تنضب والمتجددة تحدد أنها ستصبح مصدر الطاقة الأرخص والأكثر عملية للبشرية. الألواح الشمسية هي طاقة نظيفة دون أي تلوث بيئي. لقد تطورت شركة Dayang Optoelectronics بسرعة في السنوات الأخيرة، وهي مجال البحث الأكثر ديناميكية، وهي أيضًا واحدة من أكثر المشاريع شهرة.

تعتمد طريقة صنع الألواح الشمسية بشكل أساسي على مواد شبه موصلة، ومبدأ عملها هو استخدام المواد الكهروضوئية لامتصاص الطاقة الضوئية بعد تفاعل التحويل الكهروضوئي، وفقًا للمواد المختلفة المستخدمة، يمكن تقسيمها إلى: خلايا شمسية قائمة على السيليكون وخلايا شمسية رقيقة -تصوير الخلايا الشمسية، اليوم سأتحدث إليكم بشكل رئيسي عن الألواح الشمسية القائمة على السيليكون.

أولاً، الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون

مبدأ عمل الخلايا الشمسية السيليكونية ومخطط الهيكل مبدأ توليد الطاقة من الخلايا الشمسية هو بشكل أساسي التأثير الكهروضوئي لأشباه الموصلات، والهيكل الرئيسي لأشباه الموصلات هو كما يلي:

تمثل الشحنة الموجبة ذرة السيليكون، والشحنة السالبة تمثل أربعة إلكترونات تدور حول ذرة السيليكون. عندما يتم خلط بلورة السيليكون مع شوائب أخرى، مثل البورون والفوسفور وما إلى ذلك، عند إضافة البورون، سيكون هناك ثقب في بلورة السيليكون، ويمكن أن يشير تكوينها إلى الشكل التالي:

تمثل الشحنة الموجبة ذرة السيليكون، والشحنة السالبة تمثل أربعة إلكترونات تدور حول ذرة السيليكون. يشير اللون الأصفر إلى ذرة البورون المندمجة، لأنه يوجد حول ذرة البورون 3 إلكترونات فقط، لذلك سينتج الثقب الأزرق الموضح في الشكل، والذي يصبح غير مستقر للغاية لعدم وجود إلكترونات، كما أنه من السهل امتصاص الإلكترونات وتحييدها ، وتشكيل أشباه الموصلات من النوع P (إيجابي). وبالمثل، عندما يتم دمج ذرات الفوسفور، لأن ذرات الفوسفور تحتوي على خمسة إلكترونات، يصبح إلكترون واحد نشطًا للغاية، مكونًا أشباه الموصلات من النوع N (السالب). الصفراء هي نوى الفوسفور، والحمراء هي الإلكترونات الزائدة. كما هو مبين في الشكل أدناه.

تحتوي أشباه الموصلات من النوع P على المزيد من الثقوب، بينما تحتوي أشباه الموصلات من النوع N على المزيد من الإلكترونات، لذلك عندما يتم دمج أشباه الموصلات من النوع P والنوع N، سيتم تشكيل فرق جهد كهربائي على سطح التلامس، وهو تقاطع PN.

عندما يتم الجمع بين أشباه الموصلات من النوع P والنوع N، يتم تشكيل طبقة رقيقة خاصة في المنطقة البينية لأشباه الموصلات، ويكون الجانب من النوع P من الواجهة مشحونًا سالبًا والجانب من النوع N مشحونًا بشكل إيجابي. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن أشباه الموصلات من النوع P بها ثقوب متعددة، وأشباه الموصلات من النوع N بها العديد من الإلكترونات الحرة، وهناك فرق في التركيز. تنتشر الإلكترونات الموجودة في المنطقة N إلى المنطقة P، وتنتشر الثقوب الموجودة في المنطقة P إلى المنطقة N، لتشكل "مجالًا كهربائيًا داخليًا" موجهًا من N إلى P، وبالتالي يمنع استمرار الانتشار. بعد الوصول إلى التوازن، يتم تشكيل هذه الطبقة الرقيقة الخاصة لتكوين فرق محتمل، وهو الوصلة PN.

عندما تتعرض الرقاقة للضوء، تنتقل ثقوب أشباه الموصلات من النوع N في الوصلة PN إلى منطقة النوع P، وتنتقل الإلكترونات الموجودة في منطقة النوع P إلى منطقة النوع N، مما يؤدي إلى توليد تيار من المنطقة من النوع N إلى المنطقة من النوع P. ثم يتم تشكيل فرق محتمل في تقاطع PN، الذي يشكل مصدر الطاقة.