の世界で最も重要なプロセスのXNUMXつ 太陽エネルギー です 太陽光発電効果。 これは、異なる材料で作られた部品から別の部品に流れる電流が生成される光電効果です。 これらの材料は、日光または電磁放射にさらされます。 この効果は、ソーラーパネルの太陽電池から電気エネルギーを生成する上で基本的なものです。
ソーラーパネルがどのように機能し、光起電力効果が何であるかを知りたい場合は、これがあなたの投稿です🙂
光起電力効果とは何ですか？
ソーラーパネルを使って電気エネルギーを得るとき、私たちが利用しているのは 太陽放射粒子がそれを私たちの家にとって有用な電気エネルギーに変換しなければならないエネルギー。 太陽電池は、シリコンを主成分とする半導体デバイスです。 これらの太陽電池には、他の化学元素からの不純物が含まれています。 しかし、シリコンは可能な限りクソになるように努めています。
太陽電池は、太陽放射からのエネルギーを使用して、直流から電気を生成することができます。 このタイプのストリームの問題は、家庭で使用されていないことです。 連続エネルギーを使用するには、連続エネルギーを交互エネルギーに変換する必要があります。 これには、 電力変換器.
光起電力効果が行うことは、太陽放射からその電気エネルギーを生成することです。 この放射は熱の形で来て、この効果のおかげでそれは電気に変換されます。 これを実現するには、太陽電池をソーラーパネルに沿って直列に配置する必要があります。 これはあなたができるように行われます 電気を生成できる適切な電圧を取得します。
明らかに、大気から来るすべての太陽放射が電気エネルギーに変換されるわけではありません。 その一部は反射によって失われ、別の部分は透過によって失われます。 つまり、一部は大気に戻され、他の部分はセルを通過します。 太陽電池に接触できる放射線の量は、電子をある層から別の層にジャンプさせるものです。 そして、最終的に細胞に当たる放射線の量に比例した電力の電流が生成されるときです。
光起電力効果の特徴
これがソーラーパネルが持つ謎です。 確かにあなたは彼らが太陽から電流をどのように生成することができるかを考えるのをやめたことがあります。 さて、それは導電性要素で構成される多くの材料の参加についてです。 それらのXNUMXつはシリコンです。 電気の作用に対して異なる振る舞いをする要素です。
これらの半導体材料が持つ反応は、エネルギー源がそれらを励起できるかどうかに完全に依存します。 つまり、電子は別のよりエネルギーの高い状態になります。 この場合、これらの電子を励起できる光源、つまり太陽放射があります。
瞬間 光子 シリコン原子の最後の軌道からの電子と衝突すると、光起電力効果が始まります。 この衝突により、電子は光子からエネルギーを受け取り、励起される可能性があります。 電子が光子から獲得するエネルギーがシリコン原子の原子核の引力のエネルギーよりも高い場合、軌道からの電子の出口に直面します。
これらすべてが原子を自由にし、すべての半導体材料を通過することができます。 これが起こると、伝導として機能するシリコンは、それが役立つ可能性のあるすべてのエネルギーをそらします。 電荷から放出された電子は、自由空間がある他の原子に行きます。 これらの電子の動きは、いわゆる電荷電流です。
それがどのように生産されるか
充電電流は、導電性材料を使用し、これを一定の方法で発生させることによって実現されるため、一定の極性を持つ電界が存在する可能性があります。 電流を循環させるために電子を全方向に押し出し始めるのはこのタイプの電界です。
光子によって供給される電子のエネルギーがシリコン原子の原子核の引力を超える場合、それは自由になります。 これが起こるために、 光子の衝撃が電子に与えなければならない力は少なくとも1,2eVです。
各タイプの半導体材料には、原子から電子を放出するために必要な最小限のエネルギーがあります。 より短い波長を持ち、紫外線から来る光子があります。 ご存知のように、これらの光子には大量のエネルギーが含まれています。 一方、波長が長いものはエネルギーが少ないものがあります。 これらの光子は、電磁スペクトルの赤外線部分にあります。
電子を放出するために各半導体材料が必要とする最小エネルギーは、周波数帯域に依存します。 このバンドは、紫外線で来るものから可視色にそれらを関連付けます。 その下では、それらは電子を放出することができないので、電流はありません。
光子の問題
電子を分離するために材料を通過することは、いくぶん複雑です。 すべてのフォトンが直接それを行うわけではありません。 これは、材料を通過するために、エネルギーを失う必要があるためです。 電磁スペクトルの最も長い波長領域にあるものがすでにほとんどエネルギーを持っていなかった場合、それらは材料との接触中にそれを失うことになります。 エネルギーが失われると、一部の光子は電子とわずかに衝突し、それらを偏向させることができません。 これらの損失は避けられないものであり、ソーラーを100％使用することを不可能にしているのです。
他のエネルギー損失は、光子がすべての材料を通過するときに発生し、 それらは電子と衝突してそれを移動させることはありません。 これも避けられない問題です。
この記事が光起電力効果を明らかにしたことを願っています。