Calculul unui sistem fotovoltaic. Conversia fotovoltaică a energiei solare Factori care afectează eficiența celulelor fotovoltaice

Conversia eficientă a razelor libere ale soarelui în energie care poate fi folosită pentru alimentarea locuințelor și a altor facilități este visul prețuit al multor susținători ai energiei verzi.

Dar principiul de funcționare al bateriei solare și eficiența acesteia sunt de așa natură încât nu este încă posibil să vorbim despre eficiența ridicată a unor astfel de sisteme. Ar fi bine să obțineți propria sursă suplimentară de energie electrică. Nu-i așa? În plus, deja astăzi în Rusia, cu ajutorul panourilor solare, electricitatea „gratuită” este furnizată cu succes unui număr considerabil de gospodării private. Încă nu ești sigur de unde să începi?

Mai jos vă vom spune despre dispozitivul și principiile de funcționare ale panoului solar, veți afla de ce depinde eficiența sistemului solar. Și videoclipurile postate în articol vă vor ajuta să asamblați un panou solar din fotocelule cu propriile mâini.

Există o mulțime de nuanțe și confuzii în subiectul „energiei solare”. Este adesea dificil pentru începători să înțeleagă toți termenii nefamiliari la început. Dar fără aceasta, este nerezonabil să te angajezi în energia solară, achiziționând echipamente pentru generarea de curent „solar”.

Din ignoranță, nu numai că puteți alege panoul greșit, ci pur și simplu îl puteți arde atunci când este conectat sau puteți extrage prea puțină energie din el.

Galerie de imagini

Rentabilitatea maximă de la panoul solar se poate obține doar știind cum funcționează, din ce componente și ansambluri constă și cum se conectează totul corect.

A doua nuanță este conceptul termenului „baterie solară”. De obicei, cuvântul „baterie” se referă la un dispozitiv care stochează energie electrică. Sau imi vine in minte un radiator de incalzire banal. Cu toate acestea, în cazul bateriilor solare, situația este radical diferită. Ei nu acumulează nimic.

Metoda fotoelectrică de conversie a energiei solare în energie electrică se bazează pe fenomenul efectului fotoelectric - eliberarea electronilor de conducere în receptorul de radiație sub influența cuantelor radiației solare.

Acest efect este utilizat în materiale semiconductoare, în care energia de radiație cuante hn creează, de exemplu, p–n-fotocurent de tranzitie

Dacă=eN e,

Unde N e- numărul de electroni care creează o diferență de potențial la joncțiune, în urma căreia un curent de scurgere va curge în sens opus la joncțiune eu, egal cu fotocurent, care este constant.

Pierderile de energie în conversia fotoelectrică se datorează utilizării incomplete a fotonilor, precum și împrăștierii, rezistenței și recombinării electronilor de conducție care au apărut deja.

Cele mai comune dintre celulele solare disponibile comercial (fotocelule) sunt celulele lamelare de siliciu. Există, de asemenea, alte tipuri și modele care sunt dezvoltate pentru a crește eficiența și a reduce costul celulelor solare.

Grosimea unei celule solare depinde de capacitatea acesteia de a absorbi radiația solară. Materialele semiconductoare precum siliciul, arseniura de galiu etc. sunt folosite deoarece încep să absoarbă radiația solară cu o lungime de undă suficient de mare și pot transforma o proporție semnificativă din aceasta în energie electrică. Absorbția radiației solare de către diferite materiale semiconductoare atinge cea mai mare valoare atunci când grosimea plăcii este de la 100 la 1 µm sau mai puțin.

Reducerea grosimii celulei solare poate reduce semnificativ consumul de materiale și costul fabricării acestora.

Diferențele în capacitatea de absorbție a materialelor semiconductoare sunt explicate prin diferențele în structura lor atomică.

Eficiența conversiei energiei solare în energie electrică nu este mare. Pentru elementele din silicon nu mai mult de 12...14%.

Pentru a crește eficiența celulelor solare, straturile antireflex sunt aplicate pe partea frontală a celulei solare. Ca urmare, proporția radiației solare transmise crește. Elementele neacoperite au pierderi de reflexie de până la 30%.

Recent, o serie de noi materiale au fost folosite pentru fabricarea celulelor solare. Unul dintre ele este siliciul amorf, care, spre deosebire de siliciul cristalin, nu are o structură obișnuită. Pentru o structură amorfă, probabilitatea de absorbție a fotonului și de tranziție la banda de conducere este mai mare. Prin urmare, are o capacitate mare de absorbție. De asemenea, arseniura de galiu (GaAs) își găsește utilizare. Eficiența teoretică a celulelor pe bază de GaAs poate ajunge la 25%, celulele reale au o eficiență de aproximativ 16%.

Tehnologia celulelor solare cu peliculă subțire este în curs de dezvoltare. În ciuda faptului că eficiența acestor elemente în condiții de laborator nu depășește 16%, acestea au un cost mai mic. Acest lucru este deosebit de valoros pentru reducerea costurilor și a consumului de materiale în producția de masă. În SUA și Japonia, elementele cu peliculă subțire sunt realizate pe siliciu amorf cu o suprafață de 0,1 ... 0,4 m 2 cu o eficiență de 8 ... 9%. Cele mai comune celule solare cu peliculă subțire sunt celulele cu sulfură de cadmiu (CdS) cu o eficiență de 10%.

Un alt progres în tehnologia celulelor solare cu peliculă subțire a fost producția de celule multistrat. Acestea vă permit să acoperiți o mare parte a spectrului radiației solare.

Materialul activ al unei celule solare este destul de scump. Pentru o utilizare mai eficientă, radiația solară este colectată pe suprafața unei celule solare folosind sisteme de concentrare (Fig. 2.7).

Odată cu creșterea fluxului de radiații, caracteristicile elementului nu se deteriorează dacă temperatura acestuia este menținută la nivelul temperaturii aerului ambiant prin răcire activă sau pasivă.

Există un număr mare de sisteme de concentrare bazate pe lentile (de obicei lentile Fresnel plate), oglinzi, prisme de reflexie internă totală etc. Dacă există o iradiere foarte neuniformă a fotocelulelor sau modulelor, aceasta poate duce la distrugerea celulei solare.

Utilizarea sistemelor de concentrare reduce costurile centralelor solare, deoarece celulele de concentrare sunt mai ieftine decât celulele solare.

Pe măsură ce prețul celulelor solare a scăzut, a apărut posibilitatea construirii unor instalații fotovoltaice de mari dimensiuni. Până în 1984, au fost construite 14 centrale solare relativ mari, cu o capacitate de 200 kW până la 7 MW, în SUA, Italia, Japonia, Arabia Saudită și Germania.

Instalația solară fotovoltaică are o serie de avantaje. Utilizează o sursă de energie curată și inepuizabilă, nu are părți în mișcare și, prin urmare, nu necesită monitorizare constantă de către personalul de întreținere. Celulele solare pot fi produse în masă, ceea ce le va reduce costul.

Panourile solare sunt asamblate din module solare. Cu toate acestea, există o selecție largă de tipuri și dimensiuni ale acestor dispozitive cu aceeași eficiență de conversie a energiei și aceeași tehnologie de fabricație.

Deoarece furnizarea de energie solară este periodică, este cel mai rațional să se includă sisteme fotovoltaice în centralele electrice hibride care utilizează atât energie solară, cât și gaze naturale. La aceste stații se poate folosi o nouă generație de turbine cu gaz. Centralele hibride mici, formate din panouri fotovoltaice și generatoare diesel, sunt deja furnizori de încredere de energie.

Sfârșitul lucrării -

Acest subiect aparține:

Departamentul de inginerie termoenergetică industrială.. note de curs la cursul lui nivie gribanov a i .. textul a fost tipărit ..

Dacă aveți nevoie de material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de date de lucrări:

Ce vom face cu materialul primit:

Dacă acest material s-a dovedit a fi util pentru dvs., îl puteți salva pe pagina dvs. de pe rețelele sociale:

Toate subiectele din această secțiune:

Resursele energetice ale planetei
Resursele energetice sunt obiecte materiale în care se concentrează energia. Energia poate fi împărțită condiționat în tipuri: chimică, mecanică, termică, electrică etc. La principalele resurse energetice din

Posibilitati de utilizare a resurselor energetice
Energia de fuziune Energia de fuziune este energia de fuziune a heliului din deuteriu. Deuteriul este un atom de hidrogen al cărui nucleu este format dintr-un proton și un neutron.

Resursele energetice ale Rusiei
Rusia are rezerve uriașe de resurse energetice și, mai ales, cărbune. Potențialul teoretic este rezervele de combustibil care nu sunt verificate în mod specific. Potenţial tehnic

Obținerea energiei la centralele termice
Ca și în majoritatea țărilor lumii, cea mai mare parte a energiei electrice din Rusia este generată la TPP-uri care ard combustibili fosili. Centralele termice folosesc ca combustibil combustibili solizi, lichizi și gazoși.

Program variabil de consum de energie
În timpul zilei, consumul de energie electrică nu este același. În orele de vârf, crește brusc, iar noaptea scade semnificativ. Prin urmare, sistemul de alimentare trebuie să aibă capacități de bază care funcționează în

Probleme cu transportul energiei electrice
Transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi este asociată cu pierderi în liniile electrice. Pierderea energiei electrice este egală cu produsul dintre puterea curentului și el. rezistența firului. cu fir mo

Turbine cu gaz și centrale cu ciclu combinat (GTU și CCGT)
În prezent, turbinele cu gaz și centralele cu ciclu combinat sunt cele mai promițătoare dintre toate instalațiile pentru producerea de energie termică și electrică. Utilizarea acestor instalații în multe țări din întreaga lume

Instalații magnetohidrodinamice (MGDU)
Utilizarea centralelor electrice bazate pe un generator magnetohidrodinamic este de asemenea promițătoare. Ciclul MGDU este același cu GTP, adică compresia adiabatică și expansiunea fluidului de lucru, alimentarea izobară

celule de combustibil
În prezent, celulele de combustie sunt folosite pentru a genera energie electrică pentru a genera electricitate. Aceste elemente transformă energia reacțiilor chimice în energie electrică. Chimic

Pompe de căldură
TN sunt numite dispozitive care funcționează pe ciclu termodinamic invers și sunt concepute pentru a transfera căldură de la o sursă de energie cu potențial scăzut la una cu potențial ridicat. A doua lege

Locul producției de energie la scară mică în sectorul energetic al Rusiei
Sursele de energie netradiționale includ centralele hidroelectrice mici, centralele electrice diesel, centralele electrice cu pistoane pe gaz și centralele nucleare mici. Garantul unei surse de energie fiabile, căldură

Turbine cu gaz și centrale electrice mici cu abur-gaz
Centralele cu turbine cu gaz de putere mică sunt unități compacte fabricate după principiul bloc-container. Componentele GTPP fac posibilă generarea nu numai de electricitate, ci și

Mini CHP
În prezent, interesul pentru generarea combinată de căldură și energie la scară mică a crescut, cu centrale la scară mică variind de la câteva zeci de kW până la câțiva

Centrale diesel
În unele regiuni greu accesibile din Rusia, unde nu este rentabilă să construiești linii electrice, centralele electrice pe benzină și diesel sunt folosite pentru a alimenta populația din aceste regiuni cu energie. În regiunile din nordul îndepărtat, numărul

Centrale electrice cu piston pe gaz
Deoarece Prețurile la motorină cresc constant, utilizarea centralelor diesel pe motorină devine scumpă, așa că acum există mult interes în lume

Centrale hibride mici
Pentru a îmbunătăți fiabilitatea și eficiența sistemelor de alimentare cu energie, este necesară crearea de complexe energetice multifuncționale (IEC). De asemenea, se pot crea complexe pe baza unor centrale electrice hibride mici.

CNE mici
Recent, s-a manifestat un interes considerabil pentru centralele nucleare de capacitate mică. Acestea sunt stații modulare, vă permit să unificați echipamentele și să lucrați autonom. Astfel de stații pot fi de încredere

Hidroenergie mică
China este liderul în dezvoltarea hidroenergiei mici. Capacitatea centralelor hidroelectrice mici (SHPP) din China depășește 20.000 MW. În India, capacitatea instalată a SHPP-urilor depășește 200 MW. SHPP pe scară largă

Principalele resurse energetice neregenerabile vor fi mai devreme sau mai târziu epuizate. Acum aproximativ 80% din consumul de energie de pe planetă este asigurat de combustibili fosili. Cu această utilizare, organic

hidroenergie
Centrala hidroelectrică folosește energia debitului de apă ca sursă de energie. Centralele hidroelectrice sunt construite pe râuri, construind baraje și rezervoare. Sunt necesari 2 factori principali pentru producerea eficientă a energiei la hidrocentrale

energie solara
Energia solară este rezultatul unei reacții de fuziune nucleară a elementelor ușoare deuteriu, tritiu și heliu, care sunt însoțite de o cantitate imensă de energie. Sursa tuturor energiei cu excepția t

Transformarea energiei solare în energie termică
Energia solară poate fi transformată în energie termică folosind un colector. Toți colectoarele solare au un radiator de suprafață sau în vrac. Căldura poate fi îndepărtată din colector sau stocată

Conversia termodinamică a energiei solare în energie electrică
Metodele de conversie termodinamică a energiei solare în energie electrică se bazează pe ciclurile motoarelor termice. Energia solară este transformată în energie electrică la centralele solare (

Perspective pentru dezvoltarea energiei solare în Rusia
În 1985, în satul Shchelkino, regiunea Crimeea, a fost pusă în funcțiune prima centrală electrică de tip turn solar SES-5 din URSS, cu o putere electrică de 5 MW. 1600 heliostate (boabe plate

Caracteristicile utilizării energiei eoliene
Principalul motiv pentru apariția vântului este încălzirea neuniformă a suprafeței pământului de către soare. Energia eoliană este foarte mare. Potrivit Organizației Mondiale de Meteorologie, rezervele de energie ale vântului

Producerea energiei electrice cu turbine eoliene
Utilizarea turbinelor eoliene pentru a genera electricitate este cea mai eficientă modalitate de a converti energia eoliană. La proiectarea turbinelor eoliene, este necesar să se țină cont de următoarele caracteristici ale acestora

Energia eoliană în Rusia
Potențialul energetic eolian al Rusiei este estimat la 40 de miliarde de kW. ore de energie electrică pe an, adică aproximativ 20.000 MW. WPP cu o capacitate de 1 MW la o viteză medie anuală a vântului de 6 m/s economisește 1

Originea energiei geotermale
În miezul Pământului, temperatura ajunge la 4000 °C. Eliberarea de căldură prin rocile solide ale pământului și fundului oceanului are loc în principal datorită conductivității termice și mai rar - sub formă de fluxuri convective de topitură.

Tehnica de extracție a căldurii geotermale
Sursele de energie geotermală pot fi împărțite în cinci tipuri. 1. Surse de abur uscat geotermal. Sunt destul de rare, dar cele mai convenabile pentru construcția GeoTPP. 2. Sursa

Electricitate
Transformarea energiei geotermale în energie electrică se realizează pe baza utilizării unei metode de mașină folosind un ciclu termodinamic la GeoTPP. Pentru construcția GeoTPP, cel mai folosit

Amploarea utilizării căldurii geotermale pentru încălzire și alimentare cu apă caldă este mai semnificativă. În funcție de calitatea și temperatura apei termale, există diverse scheme geotermale.

Impactul energiei geotermale asupra mediului
Principalul impact asupra mediului al GeoTPP este asociat cu dezvoltarea câmpului, construcția de clădiri și conducte de abur. Pentru a furniza GeoTPP cantitatea necesară de abur sau apă caldă,

Energia geotermală în Rusia
În Rusia au fost explorate 47 de zăcăminte geotermale cu rezerve de ape termale, care fac posibilă obținerea a mai mult de 240 × 103 m3/zi. ape termale și hidrotermale cu abur

Cauzele bufeurilor
Mareele sunt rezultatul interacțiunii gravitaționale a Pământului cu Luna și Soarele. Forța de maree a Lunii într-un punct dat de pe suprafața pământului este definită ca diferența dintre valoarea locală a forței de atracție

Centrale mareomotrice (TPP)
Apa ridicată la maree înaltă la înălțimea maximă poate fi separată de mare printr-un baraj. Rezultatul este un bazin de maree. Puterea maximă care poate fi obținută prin trecere

Impactul PES asupra mediului
Posibilul impact al centralelor mareomotrice asupra mediului poate fi asociat cu o creștere a amplitudinii mareelor ​​pe partea oceanică a barajului. Acest lucru poate duce la inundarea terenului și construit

Energia mareelor ​​în Rusia
În Rusia, utilizarea energiei mareelor ​​în zonele de coastă ale mărilor din Oceanul Arctic și Pacific este asociată cu investiții mari de capital. Prima din țara noastră Kislogubskaya TPP putere

Energia valurilor
Din valurile mării puteți obține o cantitate uriașă de energie. Puterea transportată de valuri în apele adânci este proporțională cu pătratul amplitudinii și perioadei lor. De cel mai mare interes sunt cele lungi

Energia curenților oceanici
Întreaga zonă de apă a Oceanului Mondial este străbătută de curenți de suprafață și adânci. Stocul de energie cinetică a acestor curenți este de aproximativ 7,2∙1012 kW∙h/an. Această energie cu

Resursele de energie termică oceanică
Oceanele sunt un acumulator natural de energie solară. În mările tropicale, stratul superior de apă gros de câțiva metri are o temperatură de 25 ... 30 ° C. La o adâncime de 1000 m, temperatura apei este

Centrale termice oceanice
Sunt propuse mai multe tipuri de dispozitive pentru conversia energiei diferenței de temperatură din ocean. De cel mai mare interes este conversia energiei termice în energie electrică folosind termodine

Resursele de biomasă
Termenul „biomasă” se referă la materia organică de origine vegetală sau animală, care poate fi utilizată pentru a produce energie sau combustibili convenabil din punct de vedere tehnic prin

Conversia termochimică a biomasei (combustie, piroliză, gazeificare)
Unul dintre principalele domenii de reciclare a deșeurilor de lemn este utilizarea acestora pentru generarea de căldură și electricitate. Principalele tehnologii de obținere a energiei din deșeurile lemnoase sunt

Conversia biotehnologică a biomasei
Conversia biotehnologică utilizează diverse deșeuri organice cu un conținut de umiditate de cel puțin 75%. Conversia biologică a biomasei se dezvoltă în două direcții principale: 1) fermă

Problemele de mediu ale bioenergiei
Instalațiile de bioenergie contribuie la reducerea poluării mediului cu tot felul de deșeuri. Fermentația anaerobă nu este doar un mijloc eficient de utilizare a deșeurilor animale

Caracteristicile deșeurilor solide municipale (DSM)
Sute de mii de tone de deșeuri menajere se acumulează anual în gunoiele din oraș. Producția anuală specifică de RSU pe locuitor al unui oraș modern este de 250...700 kg. În țările dezvoltate, această valoare e

Reciclarea deșeurilor la depozitele de gunoi
În prezent, deșeurile solide municipale sunt de obicei duse la gropile de gunoi pentru eliminare, în așteptarea mineralizării lor ulterioare. Este de dorit ca MSW să fie presat înainte de înmormântare. Acest lucru nu numai că reduce

Compostarea RSU
A doua direcție de eliminare a RSU este transformarea în îngrășământ organic (compost). Până la 60% din masa totală a deșeurilor menajere poate fi compostată. Procesul de compostare se desfășoară prin rotație.

Incinerarea RSU în incineratoare speciale de deșeuri
În țările dezvoltate economic, o cantitate tot mai mare de RSU este procesată industrial. Cel mai eficient dintre ele este termic. Vă permite să reduceți volumul deșeurilor de aproape 10 ori

Dragi cititori! Echipa bibliotecii vă urează un Crăciun Fericit și un An Nou fericit! Vă dorim din suflet fericire, iubire, sănătate, succes și bucurie vouă și familiilor voastre!
Fie ca anul care vine să vă aducă bunăstare, înțelegere reciprocă, armonie și bună dispoziție.
Mult succes, prosperitate și împlinirea celor mai prețuite dorințe în noul an!

Testați accesul la EBS Ibooks.ru

Dragi cititori! Până la 31.12.2019, universitatea noastră a primit acces de testare la ELS Ibooks.ru, unde puteți citi orice carte în modul de citire full-text. Accesul este posibil de pe toate calculatoarele din rețeaua universității. Este necesară înregistrarea pentru acces la distanță.

„Genrikh Osipovich Graftio - la 150 de ani de la nașterea sa”

Dragi cititori! Secțiunea „Expoziții virtuale” conține o nouă expoziție virtuală „Heinrich Osipovich Graftio”. Anul 2019 marchează 150 de ani de la nașterea lui Genrikh Osipovich, unul dintre fondatorii industriei hidroenergetice din țara noastră. Un om de știință-encicloped, un inginer talentat și un organizator remarcabil, Genrikh Osipovich a adus o contribuție imensă la dezvoltarea industriei energetice interne.

Expoziția a fost pregătită de personalul Departamentului de Literatură Științifică a Bibliotecii. Expoziția prezintă lucrările lui Genrikh Osipovich din Fondul de istorie LETI și publicații despre el.

Puteți viziona expoziția

Testați accesul la cărțile IPR ale Sistemului electronic de bibliotecă

Dragi cititori! Din 08.11.2019 până în 31.12.2019, universitatea noastră a beneficiat de acces gratuit de testare la cea mai mare bază de date cu text integral din Rusia - Sistemul de biblioteci electronice IPR BOOKS. ELS IPR BOOKS conține peste 130.000 de publicații, dintre care peste 50.000 sunt publicații educaționale și științifice unice. Pe platformă, aveți acces la cărți actualizate care nu pot fi găsite în domeniul public pe Internet.

Accesul este posibil de pe toate calculatoarele din rețeaua universității.

Pentru a obține acces la distanță, trebuie să contactați departamentul de resurse electronice (camera 1247) administratorului VChZ Polina Yuryevna Skleymova sau prin e-mail [email protected] cu subiectul „Înregistrarea în IPRbooks”.

Mulți dintre noi am întâlnit celule solare într-un fel sau altul. Cineva a folosit sau folosește panouri solare pentru a genera electricitate în scopuri casnice, cineva folosește un mic panou solar pentru a-și încărca gadgetul preferat pe teren și cineva a văzut cu siguranță o mică celulă solară pe un microcalculator. Unii au fost chiar destul de norocoși să viziteze.

Dar te-ai gândit vreodată cum are loc procesul de transformare a energiei solare în energie electrică? Ce fenomen fizic stă la baza funcționării tuturor acestor celule solare? Să ne întoarcem la fizică și să înțelegem procesul de generare în detaliu.

De la bun început este evident că sursa de energie aici este lumina soarelui sau, în termeni științifici, se obține datorită fotonilor radiației solare. Acești fotoni pot fi imaginați ca un flux de particule elementare care se mișcă continuu de la Soare, fiecare dintre ele având energie și, prin urmare, întregul flux de lumină transportă un fel de energie.

Din fiecare metru pătrat al suprafeței Soarelui, 63 MW de energie sunt emise continuu sub formă de radiație! Intensitatea maximă a acestei radiații se încadrează în domeniul spectrului vizibil -.

Deci, oamenii de știință au stabilit că densitatea energetică a fluxului de lumină solară la o distanță de la Soare la Pământ de 149.600.000 de kilometri, după trecerea prin atmosferă și la atingerea suprafeței planetei noastre, este în medie de aproximativ 900 de wați pe metru pătrat.

Aici puteți lua această energie și puteți încerca să obțineți electricitate din ea, adică să convertiți energia fluxului de lumină solară în energia particulelor încărcate în mișcare, cu alte cuvinte, în.

Pentru a transforma lumina în electricitate, avem nevoie convertor fotovoltaic. Astfel de convertoare sunt foarte comune, se găsesc la vânzare gratuită, acestea sunt așa-numitele celule solare - convertoare fotoelectrice sub formă de plachete tăiate din siliciu.

Cele mai bune sunt monocristaline, au o eficiență de aproximativ 18%, adică dacă fluxul de fotoni de la soare are o densitate de energie de 900 W / mp, atunci poți conta pe obținerea a 160 W de energie electrică pe metru pătrat. a unei baterii asamblate din astfel de celule.

Există un fenomen numit „efect fotoelectric” la lucru aici. Efect fotoelectric sau efect fotoelectric- este fenomenul de emisie de electroni de către o substanță (fenomenul de tragere a electronilor din atomii unei substanțe) sub influența luminii sau a oricărei alte radiații electromagnetice.

În 1900, Max Planck, părintele fizicii cuantice, a sugerat că lumina este emisă și absorbită în porțiuni sau cuante separate, pe care mai târziu, și anume în 1926, chimistul Gilbert Lewis le-a numit „fotoni”.

Fiecare foton are o energie care poate fi determinată prin formula E = hv - constanta lui Planck înmulțită cu frecvența radiației.

În conformitate cu ideea lui Max Planck, fenomenul descoperit în 1887 de Hertz și apoi investigat amănunțit între 1888 și 1890 de Stoletov a devenit explicabil. Alexander Stoletov a studiat experimental efectul fotoelectric și a stabilit trei legi ale efectului fotoelectric (legile lui Stoletov):

Cu o compoziție spectrală constantă a radiației electromagnetice incidente pe fotocatod, fotocurentul de saturație este proporțional cu energia de iluminare a catodului (în caz contrar: numărul de fotoelectroni scoși din catod în 1 s este direct proporțional cu intensitatea radiației).

Viteza maximă inițială a fotoelectronilor nu depinde de intensitatea luminii incidente, ci este determinată doar de frecvența acesteia.

Pentru fiecare substanță există o limită roșie a efectului fotoelectric, adică frecvența minimă a luminii (în funcție de natura chimică a substanței și de starea suprafeței), sub care efectul fotoelectric este imposibil.

Mai târziu, în 1905, Einstein avea să clarifice teoria efectului fotoelectric. El va arăta cum teoria cuantică a luminii și legea conservării și transformării energiei explică perfect ceea ce se întâmplă și ceea ce este observat. Einstein a notat ecuația efectului fotoelectric, pentru care a primit Premiul Nobel în 1921:

Funcția de lucru Și aici este munca minimă pe care trebuie să o facă un electron pentru a părăsi un atom al unei substanțe. Al doilea termen este energia cinetică a electronului după ieșire.

Adică, fotonul este absorbit de electronul atomului, datorită căruia energia cinetică a electronului din atom crește cu cantitatea de energie a fotonului absorbit.

O parte din această energie este cheltuită la ieșirea electronului din atom, electronul părăsește atomul și are ocazia de a se mișca liber. Și electronii care se mișcă direcțional nu sunt altceva decât curent electric sau fotocurent. Ca urmare, putem vorbi despre apariția EMF într-o substanță ca urmare a efectului fotoelectric.

Acesta este, Bateria solară funcționează datorită efectului fotoelectric care acționează în ea. Dar unde se duc electronii „eliminați” în convertorul fotoelectric? Un convertor fotoelectric sau o celulă solară sau o celulă fotoelectrică este, prin urmare, efectul fotoelectric în el are loc în mod neobișnuit, acesta este un efect fotoelectric intern și chiar are un nume special „efect fotoelectric de supapă”.

Sub acțiunea luminii solare în joncțiunea p-n a semiconductorului, apare un efect fotoelectric și apare un EMF, dar electronii nu părăsesc fotocelula, totul se întâmplă în stratul de blocare, când electronii părăsesc o parte a corpului, deplasându-se către altă parte a ei.

Siliciul din scoarța terestră reprezintă 30% din masa sa, așa că este folosit peste tot. O caracteristică a semiconductorilor în general constă în faptul că nu sunt nici conductori, nici dielectrici, conductivitatea lor depinde de concentrația de impurități, de temperatură și de expunerea la radiații.

Intervalul de bandă dintr-un semiconductor este de câțiva electroni volți, iar aceasta este doar diferența de energie dintre nivelul superior al benzii de valență a atomilor, din care scapă electronii, și nivelul inferior al benzii de conducție. Siliciul are o bandă interzisă de 1,12 eV - exact ceea ce este necesar pentru a absorbi radiația solară.

Deci, tranziția p-n. Straturile de siliciu dopate din fotocelula formează o joncțiune p-n. Aici se obține o barieră energetică pentru electroni, aceștia părăsesc banda de valență și se mișcă doar într-o direcție, găurile se deplasează în direcția opusă. Așa se obține curentul din celula solară, adică are loc generarea de electricitate din lumina soarelui.

Joncțiunea P-n, expusă la fotoni, nu permite purtătorilor de sarcină - electroni și găuri - să se deplaseze în altă direcție decât într-o singură direcție, se separă și ajung pe părți opuse ale barierei. Și fiind conectat la circuitul de sarcină prin electrozii de sus și de jos, convertorul fotovoltaic expus la lumina soarelui va crea în circuitul extern.