Üks maailma tähtsamaid protsesse päikeseenergia on fotogalvaaniline efekt. See on fotoelektriline efekt, mille käigus tekib elektrivool, mis liigub ühest tükist teise, mis on valmistatud erinevatest materjalidest. Need materjalid puutuvad kokku päikesevalguse või elektromagnetilise kiirgusega. See mõju on oluline elektrienergia tootmisel päikesepaneelide fotoelementidest.
Kui soovite teada, kuidas päikesepaneelid töötavad ja milline on fotogalvaaniline efekt, on see teie postitus 🙂
Mis on fotogalvaaniline efekt?
Kui kasutame päikesepaneeli elektrienergia saamiseks, on see, mida me ära kasutame energia, mida päikesekiirguse osakesed peavad muutma selle meie kodu jaoks kasulikuks elektrienergiaks. Fotogalvaanilised elemendid on peamiselt ränist koosnevad pooljuhtseadmed. Nendel fotogalvaanilistel elementidel on mõningaid lisandeid muudest keemilistest elementidest. Räni püütakse aga olla võimalikult kuradi.
Fotogalvaanilised elemendid on võimelised tootma elektrit alalisvoolust, kasutades päikesekiirguse energiat. Seda tüüpi voogude probleem on see, et seda ei kasutata kodu jaoks. Selle kasutamiseks tuleb pidev energia muuta alternatiivseks energiaks. Selleks on vaja a muundur.
See, mida fotogalvaaniline efekt teeb, on selle elektrienergia tootmine päikesekiirgusest. See kiirgus saabub soojuse kujul ja tänu sellele efektile muundub see elektriks. Selle juhtumiseks tuleb fotogalvaanilised elemendid järjestikku paigutada piki päikesepaneele. Seda tehakse selleks, et saaksite saada piisav pinge, mis võimaldab elektrit toota.
Ilmselt ei muundata kogu atmosfäärist tulev päikesekiirgus elektrienergiaks. Osa sellest kaob peegeldusega ja teine ülekandega. See tähendab, et üks osa tagastatakse atmosfääri ja teine osa läbib rakk. Kiirguse hulk, mis on võimeline fotogalvaaniliste elementidega kokku puutuma, paneb elektronid ühelt kihilt teisele hüppama. Siis tekib elektrivool, mille võimsus on proportsionaalne rakke lõpuks tabava kiirgushulgaga.
Fotogalvaanilise efekti omadused
See on saladus, mida päikesepaneelid hoiavad. Kindlasti olete kunagi peatunud, et mõelda, kuidas nad saavad päikesest elektrivoolu tekitada. Noh, see puudutab arvukate juhtivatest elementidest koosnevate materjalide osalemist. Üks neist on räni. See on element, mis näitab erinevat käitumist reaktsioonina elektri toimele.
Nende pooljuhtmaterjalide reaktsioon sõltub täielikult sellest, kas energiaallikas on võimeline neid põnevaks tegema või mitte. See tähendab, et elektronid lähevad teise energilisemasse olekusse. Sel juhul on meil allikas, mis on võimeline neid elektrone põnevaks tegema, milleks on päikesekiirgus.
Hetk a footon põrkub kokku räni aatomi viimase orbiidi elektroniga, algab fotogalvaaniline efekt. Selle kokkupõrke tõttu saab elektron footonist energiat ja võib erutuda. Kui energia, mille elektron omandab footonist, on suurem kui räni aatomi tuuma atraktiivse jõu energia, oleme silmitsi elektroni orbiidilt väljumisega.
Kõik see muudab aatomid vabaks ja võivad liikuda läbi kogu pooljuhtmaterjali. Kui see juhtub, suunab juhtivusena kasutatav räni kogu energia sinna, kus see võib olla kasulik. Laengutest vabanenud elektronid lähevad teistele aatomitele, kus on vaba ruumi. Nende elektronide liikumist nimetatakse laenguvooluks.
Kuidas seda toodetakse?
Laadimisvoolud saavutatakse juhtivate materjalide abil ja pannakse see toimuma pideval viisil, nii et seal võib olla elektriväli, millel on pidev polaarsus. Just seda tüüpi elektriväli hakkab elektrivoolu ringlema lükkamiseks elektrone igas suunas.
Kui footoni toidetud elektroni energia ületab räni aatomi tuuma ligitõmbavust, on see vaba. Et see juhtuks, jõud, mida footoni mõju elektronile peab avaldama, on vähemalt 1,2 eV.
Igal pooljuhtmaterjalitüübil on minimaalne energia, mis on vajalik elektronide vabastamiseks aatomitest. On footoneid, mille lainepikkus on lühem ja pärinevad ultraviolettkiirgusest. Nagu me teame, on neil footonitel suur hulk suletud energiat. Teiselt poolt leiame need, kelle lainepikkus on pikem, seega on neil vähem energiat. Need footonid asuvad elektromagnetilise spektri infrapunaosas.
Minimaalne energia, mida iga pooljuhi materjal nõuab elektronide vabastamiseks, sõltub sagedusribast. See bänd seob neid ultraviolettkiirguses esinevate ja nähtavate värvidega. Sellest allpool ei suuda nad elektrone vabastada, seega elektrivool puudub.
Photoni probleem
Materjali läbimine elektronide eraldamiseks on mõnevõrra keerulisem. Mitte kõik footonid ei tee seda otseselt. Seda seetõttu, et materjali läbimiseks peavad nad energiat kaotama. Kui elektromagnetilise spektri pikimas lainepiirkonnas asuvatel inimestel oli juba vähe energiat, kaotavad nad selle materjaliga kokkupuutel lõpuks ära. Energia kadumisel põrkavad mõned footonid elektronidega kergelt kokku ega suuda neid kõrvale juhtida. Need kahjud on vältimatud ja need muudavad 100% -lise päikese kasutamise võimatuks.
Muud energiakadud tekivad siis, kui footonid läbivad kogu materjali ja nad ei põrka selle tõrjumiseks kokku ühegi elektroniga. See on ka vältimatu probleem.
Loodan, et see artikkel on fotogalvaanilist efekti selgitanud.