جستجو
منو بسته
خبرخوان

نوشته های بلاگ برچسب خورده با  "فتوولتائیک"

نظر ها  (0) چگونه سیلیکون یک سلول خورشیدی می سازد

چگونه سیلیکون یک سلول خورشیدی می‌سازد ؟

 سیلیکون خواص شیمیایی خاصی ، به خصوص در فرم بلوری خود دارد. یک اتم سیلیکون دارای 14 الکترون است که در سه لایه مختلف قرار گرفته اند. دو لایه اول - که به ترتیب دو و هشت الکترون دارند - کاملاً پر هستند. با این حال، فقط نیمی‌از لایه بیرونی با چهار الکترون پوشیده شده است. یک اتم سیلیکون همیشه به دنبال راه هایی برای پر کردن آخرین لایه خود است و برای انجام این کار، آن با چهار اتم نزدیک به خودش آن در الکترونها شریک می‌شود. مثل اینکه هر اتم با همسایگانش با یک دست متصل می‌شود، مگر در این مورد که هر اتم چهار دست دارد تا به چهار همسایه وصل شود. این همان چیزی است که ساختار بلوری را شکل می‌دهد و این ساختار برای این نوع از سلول های فوتو ولتاییکphotovoltaic - PV بسیار مهم است.

تنها مشکل این است که سیلیکن بلوری خالص، برخلاف هادی های بسیار رسانا مانند مس که هدایت الکتریکی خوبی دارند، یک هادی ضعیف الکتریسیته است چرا که هیچکدام از الکترونهای آن برای جابجایی و حرکت آزاد نیستند. برای حل این مسئله، سیلیکون موجود در سلول خورشیدی ناخالصی هایی دارا است. اتم های دیگر به صورت هدفمند با اتم های سیلیکون مخلوط می‌شوند، که کمی‌ روش کار را تغییر می‌دهد. ما معمولاً در مورد ناخالصی ها به عنوان چیز نامطلوب فکر می‌کنیم، اما در این مورد، سلول خورشیدی ما بدون آنها کار نمی‌کند. سیلیکون را با اتم فسفر در اینجا و آنجا، شاید یک فسفر برای هر میلیون اتم سیلیکون، در نظر بگیرید. فسفر دارای پنج الکترون در لایه بیرونی خود است، نه چهار تا. فسفر هنوز هم با اتمهای همسایه سیلیکونی خود پیوند دارد، اما در این مورد، فسفر یک الکترون دارد که هیچ کسی را ندارد تا به آن متصل شود. آن قسمتی از پیوند را شکل نمی‌دهد ، اما یک پروتون مثبت در هسته فسفر وجود دارد که مکان آن را حفظ می‌کند.

هنگامی‌که انرژی به سیلیکون خالص اضافه شود، به عنوان مثال انرژی به صورت گرما اضافه شود، می‌تواند تعدادی از الکترون ها را از پیوندهایشان آزاد کند و آن ها را از اتم های شان خارج کند. یک حفره هر بار در هر مورد به جا گذاشته می‌شود. این الکترونها که حاملهای آزاد نامیده می‌شوند، به طور تصادفی در اطراف شبکه بلوری به دنبال حفره دیگری می‌گردند تا در درون آن بیافتند و یک جریان الکتریکی را حمل کنند. با این حال، این حامل های آزاد بسیار کم در سیلیکون خالص وجود دارند که تعداد کم آنها خیلی مفید واقع نمی‌شود.

اما سیلیکون ناخالص با اتمهای فسفر مخلوط شده، داستان متفاوتی است. آن انرژي بسيار کمتري براي برخورد و ضربه زدن به يکي از الکترونهای اضافي فسفر می‌گیرد، زيرا آنها در یک پیوند با هیچ کدام از اتم های همسايه متصل نیستند. در نتیجه، بیشتر این الکترونها آزاد می‌شوند و ما تعداد بیشتری حاملهای آزاد داریم نسبت به زمانی که در سیلیکون خالص داشتیم. فرآیند اضافه کردن ناخالصی ها به صورت هدفمند، ناخالص سازی نامیده می‌شود و وقتی که فسفر به عنوان ناخالصی برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیلیکن حاصل از آن به علت تعدد الکترون های آزاد، نوع N نامیده می‌شود ("N" برای منفی). سیلیکون ناخالص نوع-  Nبسیار مفید تر از سیلیکون خالص است.

بخش دیگری از یک سلول خورشیدی خاص با عنصر بور ناخالص سازی می‌شود که به جای چهار تا تنها سه الکترون در لایه بیرونی خود دارد، تا به سیلیکون نوع P تبدیل شود. به جای داشتن الکترون آزاد، نوعP  حفره های آزاد بسیاری دارد و شارژ مخالف (مثبت) را حمل می‌کند.

در قسمت بعد، به آنچه اتفاق می‌افتد زمانی که این دو ماده شروع به تقابل می‌کنند، نگاه دقیق تری می‌کنیم.

 

نظر ها  (0) سلول های فتوولتائیک : تبدیل فوتون به الکترون

سلول های فتوولتائیک : تبدیل فوتون به الکترون

سلول های خورشیدی که در ماشین حساب ها و ماهواره ها مشاهده می‌کنید، نیزسلول های فتوولتائیکphotovoltaic (PV) نامیده می‌شوند. همانطورکه این نام بیان می‌کند (فوتو به معنای "نور" و ولتائیک به معنای "برق")، سلول خورشدی نور خورشید را به طور مستقیم به برق تبدیل می‌کند. یک ماژول خورشیدی یک گروه از سلول های متصل شده به صورت برقی است که در یک قالب و فریم بسته بندی شده اند(که بیشتر به عنوان یک پنل خورشیدی یا سولار پنل شناخته می‌شوند)، که بعداً می‌تواند در آرایه های خورشیدی بزرگتر دسته بندی شود مانند همان پنلهایی که در نیروگاههای برق خورشیدی کار می‌کند.

سلول های فوتوولتائیک از مواد ویژه ای که نیمه هادی نامیده می‌شوند مانند سیلیکون ساخته شده اند که در حال حاضر بیشتر به طور معمول استفاده می‌شوند. در واقع، هنگامی که نور به سلول خورشیدی برسد، بخش خاصی از آن از طریق مواد نیمه هادی جذب می شود. این به این معنی است که انرژی نور جذب شده به نیمه هادی منتقل می شود. انرژی به الکترون های آزاد ضربه می زند و اجازه می دهد آنها آزادانه جریان داشته باشند.

سلول های سلول های فوتوولتائیک PV همگی دارای یک یا چند میدان الکتریکی هستند که باعث شود الکترونها آزاد باشند و جذب نور در جهت مشخص جریان یابد. این جریان الکترونها همان جریان برق است و با قرار دادن اتصالات فلزی در بالا و پایین سلول PV، ما می توانیم جریان را برای استفاده بیرونی، به عنوان مثال، برای برقدار کردن یک ماشین حساب، بیرون بکشیم. این جریان همراه با ولتاژ سلول خورشیدی (که ناشی از میدان الکتریکی یا میدان های الکتریکی ساخته شده است)، توانی را که سلول خورشیدی می تواند تولید کند، تعریف می‌کند.

این فرایند پایه ای و اساسی است، اما در مورد آن خیلی چیزهای بیشتری وجود دارد. در مقاله بعدی ، نگاهی عمیق تر به مثال سلول خورشیدی می‌کنیم: سلول سیلیکونی تک کریستال.

نظر ها  (0) سلولهای خورشیدی چگونه کار میکنند

چگونه سلول های خورشیدی کار می کند

شما احتمالاً ماشین حساب هایی که سلول های خورشیدی solar cells دارند را دیده اید. دستگاه هایی که اصلاً به باتری نیاز ندارند و برخی موارد از این دستگاه ها حتی دکمه خاموشی ندارند. تا زمانی که نور کافی وجود داشته باشد، به نظر می رسد که برای همیشه کار کنند. شما همچنین ممکن است پنل های خورشیدی بزرگتری را در علائم جاده های اضطراری، جعبه های تماس، کوچه و حتی در پارکینگ ها برای روشن کردن چراغ ها دیده باشید.

اگر چه این پنل های بزرگتر به عنوان ماشین حساب های خورشیدی کاربردی ندارند، اما این پنل ها در بیرون وجود دارند و پیدا کردن آنها سخت نیست اگر شما بدانید که در کجا آنها را جستجو کنید. در واقع، فتوولتائیک photovoltaics که تقریباً به تنهایی در فضا استفاده شده بود و جهت برق دار کردن سیستم های الکتریکی ماهواره ها تا سال 1958 به کار گرفته میشد، امروزه بیشتر و بیشتر در موارد کمتر عجیب و غریب استفاده می‌شوند. این تکنولوژی در تمام دستگاه ها در تمام زمان ها از عینک آفتابی تا ایستگاه های شارژ خودرو ها به سرعت عملی می‌شود.

امید به "انقلاب خورشیدی" برای دهه ها شناور بوده است. این ایده که روزی همه ما از برق رایگان تولید شده از انرژی خورشید استفاده کنیم، یک وعده اغوا کننده است. چراکه در روز روشن و آفتابی، اشعه های خورشید حدود 1000 وات انرژی به هر متر مربع از سطح زمین می‌دهند. اگر ما بتوانیم تمام این انرژی را جمع آوری کنیم، می توانیم به راحتی خانه و دفاتر خود را به صورت رایگان اداره کنیم.

در این مقاله، ما سلولهای خورشیدی را بررسی خواهیم کرد تا یاد بگیرید که چگونه سلولهای خورشیدی انرژی خورشید را به طور مستقیم به برق تبدیل می‌کنند. در این فرآیند شما یاد می گیرید که چرا ما به استفاده از انرژی خورشید هر روز نزدیک‌تر می‌شویم و چرا هنوز تحقیقات بیشتری برای انجام این کار انجام می‌شود قبل از اینکه این فرایند مقرون به صرفه شود.