Hvordan konverterer fotoceller lysenergi til elektrisk energi?

1. Halvledermaterialet:

* Fotoceller er lavet af et specielt materiale kaldet A halvleder , ofte silicium. Halvledere har en unik egenskab, hvor de kan fungere som både ledere og isolatorer afhængigt af forholdene.

2. Doping:

* For at forbedre deres ledningsevne er halvledere dopet med urenheder. Dette skaber to typer materialer:

* n-type: Dopet med elementer, der giver ekstra elektroner (som fosfor).

* p-type: Dopet med elementer, der skaber "huller" (manglende elektroner) (som bor).

3. P-N-krydset:

* En P-type halvleder er sammen med en N-type halvleder for at danne et p-n-kryds . Ved krydset diffunderer elektroner fra N-typematerialet ind i P-typen og huller fra P-typen diffunderer i N-typen. Dette skaber en udtømningsregion hvor der ikke er nogen gratis opladningsfirmaer.

4. Lysabsorption:

* Når lys rammer fotocellen, absorberes fotoner (lette partikler) af halvledermaterialet.

5. Elektronhulle par:

* Absorberede fotoner ophidser elektroner i halvledermaterialet, hvilket får dem til at hoppe til et højere energiniveau. Dette skaber elektronhullepar - En fri elektron og et "hul", der blev efterladt i halvlederens krystalgitter.

6. Det elektriske felt:

* P-N-krydset skaber et elektrisk felt, der skubber de frie elektroner mod N-typen og hullerne mod P-typen.

7. Aktuel strøm:

* Med et eksternt kredsløb, der er tilsluttet, driver det elektriske felt elektronerne til at strømme gennem kredsløbet og skabe en elektrisk strøm. Denne strøm er et direkte resultat af lysenergi, der konverteres til elektrisk energi.

Kortfattet:

Fotoceller fungerer ved at bruge den fotoelektriske effekt til at generere elektrisk energi fra lys. De vigtigste komponenter er halvledermaterialet, doping, P-N-krydset og absorptionen af ​​lys. Når fotoner rammer halvlederen, skaber de elektronhullepar, som derefter adskilles af det elektriske felt ved P-N-krydset. Denne strøm af elektroner gennem et eksternt kredsløb udgør elektrisk energi.