Fotovoltaik güç üretimi, yarı iletken arayüzünün fotovoltaik volt etkisini kullanarak ışık enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren bir teknolojidir. Bu teknolojinin temel bileşeni güneş pilidir. Güneş pili seri olarak kapsüllenip korunduktan sonra, geniş bir güneş pili modülleri alanı oluşturulabilir ve daha sonra güç kontrolörleri gibi bileşenlerle birleştirilerek bir fotovoltaik güç üretim cihazı oluşturulur.
Güneş pili güç üretimi ilkesi
1. N tipi yarı iletkenler ve P tipi yarı iletkenler
İçsel yarı iletkenler, atomlar arasında kovalent bağlar oluşturan kristal yapılara sahip saf yarı iletkenlerdir. Kovalent bağdaki iki elektrona değerlik elektronları denir.
Değerlik elektronları, kovalent bağda boşluk (pozitif yüklü) adı verilen bir boşluk bırakırken, belirli bir miktarda enerji kazandıktan (sıcaklık artışı veya aydınlatma) sonra çekirdeğin zincirlerinden kurtulup serbest elektronlar (negatif yüklü) haline gelebilirler. ). Hem serbest elektronlar hem de delikler taşıyıcı olarak adlandırılır ve içsel yarı iletkenlerdeki taşıyıcıların sayısı son derece küçüktür, elektriksel iletkenlik çok zayıftır.
Eser miktarda safsızlıkların (bazı elementlerin) içsel yarı iletkene dahil edilmesi, iletkenliğini artırabilen bir safsızlık yarı iletkeni oluşturur.
Beş değerli fosforun eklenmesi, silikon atomunun yerini alır ve fosfor atomunun dış tabakasının beş dış elektronundan dördü, çevredeki yarı iletken atomlarla kovalent bir bağ oluşturur ve ekstra elektron neredeyse serbesttir ve serbest elektron olmak daha kolaydır. Bu nedenle, katkılamadan sonra serbest elektronların sayısı artar ve serbest elektron iletimi, N-tipi yarı iletken olarak adlandırılan bu yarı iletkenin ana iletken modu haline gelir.
Silikon atomunun yerini almak üzere üç değerlikli bor eklendiğinde, bor atomunun dış tabakasının üç dış elektronu çevreleyen yarı iletken atomlarla bir kovalent bağ oluşturduğunda bir "delik" yaratılır. Bu nedenle, katkılamadan sonra delik sayısı önemli ölçüde artar ve delik iletimi, P tipi yarı iletken olarak adlandırılan bu yarı iletkenin ana iletken yöntemi haline gelir.
Hem N tipi hem de P tipi yarı iletkenler nötrdür ve elektriksel özelliklerini dışarıya göstermezler.
N-tipi yarı iletkenlerin elektronları çoğunluk taşıyıcısıdır ve boşluklar azınlık taşıyıcısıdır.
P tipi yarı iletkenlerin delikleri çoğunluk taşıyıcısıdır ve elektronlar azınlık taşıyıcısıdır.
2. "PN bağlantısı" ve "fotovoltaik volt etkisi"
PN bağlantısı, yakın temas halindeki bir N-katkılı bölge ve bir P-tipi katkılı bölgeden oluşur. Tam bir silikon levha parçası üzerinde, bir tarafta N-tipi yarı iletkenler ve diğer tarafta P-tipi yarı iletkenler oluşturmak için farklı doping işlemleri kullanılır. İki tür yarı iletkenin arayüzüne yakın bölge PN bağlantısıdır. Bir güneş pilinin temel yapısı, geniş alanlı bir düzlemsel PN bağlantısıdır.
Güneş ışığı PN kavşağına çarptığında, PN kavşağı ışık enerjisini emerek elektronları ve delikleri harekete geçirir ve PN kavşağında "fotovoltaik volt etkisi" veya kısaca "fotovoltaik etki" olarak adlandırılan voltaj üretir.
