Wie kann Solarmodule erzeugen Strom?

English version: How do Solar Panels Produce Electricity? from Information Headquarters

Es gibt mehr als eine Art von Solar-Panel, aber fast alle Arbeiten von den gleichen fundamentalen Physik, und die sehr große Mehrheit der kommerziell erhältlichen Platten werden aus Silizium (Si) hergestellt. Ich werde diese Art hier zu diskutieren. Wenn Silizium Sonnenlicht von einer bestimmten Wellenlänge (kürzer als ~ 1100 nm) absorbiert, wird ein Elektron in einem Zustand, der delokalisiert ist aufgeregt. In anderen Worten, dieses Elektron nun frei um die gesamte Platte mit sehr wenig Barriere zu bewegen. In einem Stück plain old Si, gibt es keinen Grund dafür, um eine Richtung anstelle einer anderen (und Strom ist die Netto-Bewegung von Elektronen in einer Richtung) gehen. In der Tat werden die Elektronen bewegen sich in der Si zufällig, und dann schließlich dieses Elektron wird einfach auf den Boden, oder nicht erregten, Staat und unter Freisetzung von Wärme (wie jede schwarzes Objekt hat in der heißen Sonne) zurück. Doch in der Solar-Panel, gibt es so etwas wie eine Kreuzung, an der zwei leicht unterschiedliche Materialien erfüllen. Die beiden Materialien sind eigentlich beide aus Si, aber jeder ist dotiert (hat einen winzigen Prozentsatz der anderen Atome gemischt) mit einem anderen Element. Die Art der Dotierung (die beiden Arten werden als n-und p-Typ) des Si bestimmt seine elektrischen Eigenschaften. Wenn ein Elektron diese Kreuzung erreicht, wird er entweder über sie beschleunigt oder abgestoßen von ihm, je nachdem, in welche Richtung es herkommt (man stelle sich Wasser und einen Hügel ... Wasser beschleunigt den Hügel hinunter, kann aber nicht bis es zu gehen) . Jetzt gibt es Richtwirkung auf das System. Sie legen einen Draht zu jeder Seite dieser Kreuzung, und wenn das Sonnenlicht absorbiert wird, die freien Elektronen nur noch in eine Richtung fließen, von einer Seite der Kreuzung auf die andere, das Führen eines Stroms durch den äußeren Stromkreis. Strom ist nur, dass - Elektronen mit einer Netto-Fluss in einer einzigen Richtung entlang eines Drahtes.

Es sollte auch darauf hingewiesen, dass alle im Handel erhältlichen Solarzellen nur Strom erzeugen. Das ist toll für viele Dinge (Lampen, Klimaanlagen, Mikrowellen, etc.), aber viele Geräte in unseren Häusern auf andere Brennstoffe, wie Öl oder Erdgas (z. B. Warmwasser-Heizungen, Öfen, Herde, etc.) ausgeführt werden. Wenn Sie Sonnenkollektoren auf Ihr Haus installieren möchten, gibt es ein paar Dinge zu beachten. Bestimmen Sie zuerst, wie viel Energie in Ihrem Haushalt ist elektrisch und wie viel kommt von Brennstoffen, wie Erdgas. Dann auch bedenken, dass Sonnenkollektoren selbst keine Eigenschaft auch immer, um Strom zu speichern, und so, wenn die Sonne untergeht, tun sie nichts. Wenn Sie Strom aus Solarzellen in der Nacht haben willst, musst du einen Batteriespeicher-System, dass Sie aufladen während des Tages und Entlastung in der Nacht. Installieren, dass ist eine andere Sache völlig. Sonnenkollektoren allein sind für die Bereitstellung Tages-Strom dennoch.