Solenergiproduksjon prinsippet

- Jun 06, 2018-

Hva er prosessen med solenergi ?  

Solceller, solfly, solbiler, disse blir alle konvertert til elektrisitet gjennom solen, men hva er den spesifikke prosessen? Hvis du ikke er i et øyeblikk, er det lett å forstå. Det er relatert til halvledere. Silikon er en god ting. Datamaskiner og IT kan ikke leve uten det, og solenergi kan ikke klare seg uten det.


Halvledersprinsipp

Det ytre laget av silisiumatomer har fire elektroner, det er en ufullkommen struktur. For å nå det 8. nivå må det ytre laget av silisiumatomer raskt nå 8 elektroner. Når mange silisiumatomer er sammen, deler hvert kiselatom 4 elektroner av de tilgrensende 4 silisiumatomer, og deler også de 4 ytterste elektronernes egen har, slik at de danner en stabil silisiumkrystall.

1.png

Kristallkjemien av silisium er veldig stabil. Ved romtemperatur er det vanskelig å reagere med andre stoffer bortsett fra hydrogenfluorid.
Silisiumkrystallet er en dårlig leder fordi den ikke har frie elektroner. Nå vil vi reformere det. Det ytre laget av fosforatomer (P) har fem elektroner. Når fosforatomer er dopet inn i silisiumkrystaller, er det åpenbart en fri elektron i silikonkrystaller. Etter at fosforatomet tar ut 4 elektroner og deler det med 4 silikonatomer, har det fortsatt en elektron igjen. Det er gratis.

2.png

De utallige silisiumatomer i silikonkrystaller erstattes av fosforatomer, og det er mange fri elektroner. Derfor utfører den elektrisitet. På dette tidspunktet har vi laget en halvleder, kalt "N-type halvleder".

Så, hvis det er et aluminium (AI) med bare tre elektroner i det ytre laget, hva skjer?

3.png

Etter blanding med aluminiumatomer er det tilsynelatende en manglende elektron. Det er som et ufylt hull. Vi kaller det et "hull".

Etter at silisiumkrystallet er blandet med trivalente atomer som aluminium og bor, dannes en annen halvleder, kalt en "P-type halvleder".

P-type halvledere er også ledende fordi elektronene i P-type halvleder fyller hullene i rekkefølge mot retningen til det elektriske feltet, og samtidig går hullene også inn i retning av det elektriske feltet. Dermed genereres strømmen.


PN veikryss

Hva kan halvledere av typen N og P-type halvledere gjøre? Veldig nyttig hvis du knytter dem sammen.

Hvis den ene siden av en halvlederkrystall er en halvleder av typen N, og den andre siden er en halvleder av typen P, blir den mellomliggende kontaktflaten kalt et PN-kryss.

PN-krysset er det materielle grunnlaget for mange elektroniske komponenter som dioder og forskjellige transistorer. Transistoren anses å være en av de største oppfinnelsene i moderne historie. Det kan sammenlignes med utskrift, biler og telefoner når det gjelder betydning.

Vi vet nå at i halvledere av N-typen er konsentrasjonen av frie elektroner høy, mens i halvledere av type P er konsentrasjonen av hull høye. I henhold til diffusjonsprinsippet er stoffer alltid diffusert fra steder med høy konsentrasjon til lave konsentrasjoner.

I PN-krysset vil det derfor være mange frie elektroner diffusert fra halvleder av typen N-type til halvlederen av typen P. Som et resultat er den originale halvlederen av N-type elektrisk nøytral og ikke-ladet, men etter å ha mistet noen av elektronene, vil det ta positiv strøm.

I halvledere av typen P, fordi mange gratis elektroner kommer over og fyller mange hull, noe som fører til en reduksjon i hullkoncentrasjonen. Opprinnelig var p-type halvledere også elektrisk nøytrale, og nå er det mange elektroner, det er negativt.

I PN-krysset er den ene siden positivt ladet og den andre siden negativt ladet, og danner dermed et indre elektrisk felt på kontaktflaten.

 

Hvordan genererer solen elektrisitet?

Etter å ha sagt PN-krysset, og det interne elektriske feltet i PN-krysset, nå kan vi endelig komme til det punktet - hvordan blir solen nåværende?

I den fotoelektriske effekten vet vi at lys over en viss frekvens kan avgive elektroner fra metaller. Dette forteller oss at lysets energi kan virke på elektroner.

Når sollys treffer en generell halvleder, vil den generere en fri elektron i en halvleder, et hull blir generert på samme tid, fordi elektronene forlater sollyset under påvirkning av sollysergi. Når posisjonen skal bli frielektroner, vil denne posisjonen uunngåelig mangle en elektron, og hull vil bli opprettet.

Imidlertid kombinerer de frie elektronene og hullene som genereres av sollys raskt, sammen generelt, og livscyklusen for frie elektroner og hull er kort.

Men i en PN-kryss-halvleder er det annerledes.

Fordi det er et internt elektrisk felt i PN-krysset, når sollys genererer elektron- og hullpar i PN-krysset, beveger elektronene seg til N-type halvleder under virkningen av det interne elektriske feltet. På samme måte går hull til P-type halvleder.

På dette tidspunktet, hvis PN-krysset er koblet i begge ender, kan strøm genereres.

Ovenfor er det prinsippet om solenergi. Følgende skjematisk diagram viser nedenfor:


4.png