Hvordan fungerer en fotovoltaisk solcelle?

 

Konstruksjon

En fotovoltaisk solcelle bestående av et halvledermateriale som har en positiv og en negativ side. Den har et antireflekterende belegg på oversiden av waferen og ikke-ledende substrat festet til bunnen. Halvlederen - et element som oppnår stabilitet ved å dele sine elektroner med atomer - er vanligvis silisium. Den ene siden av silisiumet er vanligvis dopet med aluminium, gallium eller indium for å lage en mangel på elektroner, og den andre siden er dopet med fosfor, arsen eller antimon for å skape et overskudd av elektroner. Doping betyr at et annet elements atomer er spredt i silisium.

Lysenergi til elektrisitet

Fotografier fra solens lys absorberes av fotovoltaisk celle. For solceller til solcelle til å fungere, er solens s energi må være over båndgapet i det absorberende materialet. Bandgapet er energien som kreves for å banke en elektron fra bane av et atoms kjernen. Denne frie elektronen kan da bevege seg rundt halvlederen, og dermed bli en elektrisk elektrisk ladning.

Flytte elektronen

Når lysenergien treffer den fotovoltaiske cellen, siden med overskudd av elektroner slipper sin ekstra elektron. Denne elektronen blir da en ladning som beveger seg gjennom halvlederen til den finner veien til halvlederens side som har mangel på elektroner. Det vil fyll deretter hullet i atomet som mangler elektroner. Elektriske ledere kan festes til den positive og negative siden av waferen, og danner en elektrisk krets. Det bevegelige elektron beveger seg da fra den ene siden til den andre gjennom disse ledere som elektrisk strøm. Fotovoltaiske solceller konverterer lysenergi til elektrisitet ved å absorbere fotoner av lys som slår elektroner løs i en elektrisk krets. Elektronene som ble banket løs og leter nå etter et atom å binde for å skape en elektrisk strøm i kretsen. Fotovoltaiske solceller er vanligvis laget med silisium, hvorav den ene siden har et overskudd av elektroner og den andre siden har en knapphet.