Устройство солнечных батарей
Солнечная батарея – это набор фотоэлементов. Эти полупроводниковые (фотоэлектрические) устройства, объединенные в панели, преобразуют энергию солнечных лучей непосредственно в постоянный ток.
Конструктивно гелиопанель (она представлена схематически ниже на фото) в общем виде состоит из следующих частей:
- рамки;
- стеклянного покрытия;
- фотоэлементов;
- токопроводящих металлических контактов;
- основы (обратной стенки);
- пленки из полимерного материала.
Устройство гелиопанели
Корпус (рамка, основа, стеклянное покрытие) предназначены для фиксации фотоэлементов, защиты их от разрушительного воздействия внешней среды. Каркасные детали изготавливают из диэлектрических материалов. Фотоэлементы к корпусу крепятся таким способом, чтобы их замена была возможной.
Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) на сегодняшний день изготавливают из различных химических элементов. Но широкое промышленное распространение получили кремниевые фотоэлементы. Эти пластины состоят из двух, отличающихся физическими свойствами, слоев кремния.
Кремний – это полупроводник. Каждый слой батареи имеет свои особенности:
- внешний слой фотоэлектрического преобразователя содержит избыточное количество электронов (n-слой) – выступает в роли катода (отрицательного полюса);
- во внутреннем слое электронов не хватает (p-слой) – является анодом (положительным полюсом).
В результате неоднородности (разного типа проводимости) кремниевых полупроводниковых слоев ФЭП между ними устанавливается р-n переход. Возникает электронно-дырочная проводимость.
Неоднородность слоев фотоэлемента достигается несколькими способами:
- добавлением в один и тот же полупроводниковый материал разнообразных примесей (легирование);
- соединением разных по свойствам полупроводников;
- изменением состава;
- комбинированием нескольких способов.
