Popularyzacja wiedzy o energetyce elektrycznej: Wytwarzanie energii fotowoltaicznej

Energia elektryczna jest ważnym elementem współczesnego życia społecznego. Jednak wraz z rosnącą światową uwagą, jaką poświęca się kwestiom środowiskowym, znalezienie czystej i zrównoważonej energii stało się pilnym zadaniem. W tym kontekście dużą uwagę zwraca się na wytwarzanie energii fotowoltaicznej jako na ekologiczne źródło energii. W artykule przybliżona zostanie zasada i technologia wytwarzania energii fotowoltaicznej, a także jej znaczenie w dziedzinie energii odnawialnej.

1, Podstawowe zasady wytwarzania energii fotowoltaicznej
Główna zasada wytwarzania energii fotowoltaicznej opiera się na efekcie fotoelektrycznym półprzewodników. Kiedy fotony (kwantowe jednostki światła) świecą na powierzchni metalu lub materiału półprzewodnikowego, ich energia może zostać pochłonięta przez elektrony w tym materiale. Jeśli energia fotonów jest wystarczająco duża, elektrony pokonają siłę Coulomba wewnątrz materiału i zostaną uwolnione z atomów, tworząc wolne elektrony. Proces ten przekształca energię fotonów w energię elektryczną, co jest podstawową zasadą efektu fotowoltaicznego.

W typowych ogniwach słonecznych powszechnie stosowanym materiałem półprzewodnikowym jest krzem. Atomy krzemu mają cztery zewnętrzne elektrony, zwane czterowartościowymi krzemami. Domieszkując niewielką ilość innych substancji w czystym krzemie, takich jak atomy fosforu (z pięcioma zewnętrznymi elektronami, zwanymi „pięciowartościowym fosforem”) i atomy boru (z trzema zewnętrznymi elektronami, zwanymi „borem trójwartościowym”), typu N i P- można tworzyć półprzewodniki typu. Kiedy warstwy półprzewodników typu N i typu P stykają się ze sobą, tworząc złącze PN, na powierzchni styku powstaje różnica potencjałów. Ta różnica potencjałów spowoduje przepływ fotoelektronów z półprzewodników typu P do półprzewodników typu N, tworząc prąd.

Kiedy światło słoneczne pada na ogniwo słoneczne, fotogenerowane elektrony wytwarzają prąd w złączu PN, co jest podstawowym procesem wytwarzania energii fotowoltaicznej. Elektrony te można wychwycić i wykorzystać do zasilania bez potrzeby tradycyjnego spalania paliw kopalnych, dzięki czemu wytwarzanie energii fotowoltaicznej jest czystą i wolną od zanieczyszczeń formą energii.