太陽電池は、光起電力効果によって光エネルギーを直接電気に変換する電気デバイスです。光起電力効果は、物理的および化学的現象の両方です。
光にさらされると、光電池の一種であり、露出の結果として電流、電圧、または抵抗などの電気的特性が変化するデバイスとして定義されます。太陽電池は、太陽電池モジュールまたはソーラー パネルとも呼ばれ、太陽電池モジュールの構成要素です。
太陽電池の概要
太陽電池の動力源が太陽光であろうと人工光であろうと違いはありません。それらは太陽光発電と呼ばれます。光検出器 (赤外線検出器など) は、可視範囲の光やその他の電磁放射を検出したり、光の強度を測定したりするために使用されます。
多くの場合、太陽電池を束ねてソーラー モジュールと呼ばれるより大きなユニットを形成し、それらを組み合わせてソーラー パネルと呼ばれるさらに大きなユニットを形成します。
バッテリーと同様に、ソーラー パネルには電気を生成するように設計されたセルが含まれています。でも;電池とは異なり、ソーラー パネルには、化学物質を電気に変換するのではなく、太陽光を取り込むことによって電気を生成するセルが含まれています。
太陽電池の働き
太陽電池は、n 型シリコンと p 型シリコンの 2 層のシリコンで構成されています。電気を生成するために、太陽光を利用して、電子をシリコンのさまざまなフレーバー間の接合部を飛び越えさせます。
太陽光がセルの上面に当たると、フォトン (光の粒子) が放出され、表面に衝突します。フォトン (黄色の塊) は荷電粒子であり、セルを通してエネルギーを運びます。フォトンはエネルギーを放出します。このエネルギーにより、電子は障壁を越えて上部の n 型層に飛び込み、下の回路に逃げることができます。電子が回路を循環すると、ランプが点灯します。太陽電池にはさまざまな形状とサイズがあります
太陽電池の種類
第 1 世代の太陽電池は、結晶シリコン (c-Si と略される) のウエハーから作られます。このウエハーは大きなインゴットからスライスされ、超クリーンな実験室で数か月かけて成長します。インゴットは、単結晶 (単結晶またはモノ-Si) または複数の結晶 (多結晶またはポリ-Si) (多結晶、マルチ-Si またはポリ c-Si) を含みます。
第二に、第 2 世代の太陽電池は通常、厚さが数分の 1 ミリ (約 200 マイクロメートル、または 200 ミクロン程度) であり、比較的薄い厚さのウェーハです。ただし、これらのセルは、約 100 分の 1 の薄さ (数マイクロメートルまたは 100 万分の 1 メートル) であるため、薄膜太陽電池または薄膜太陽電池とも呼ばれる第 2 世代のセルと比較すると、完全なスラブです。 .アモルファス シリコン (a-Si) (原子が規則的な結晶構造で正確に配列されているのではなく、ランダムに配置されている) は依然として大部分のトランジスタで使用されていますが、一部のトランジスタは現在、テルル化カドミウムや銅インジウムなど、他の材料で作られています。二セレン化ガリウム。
第 2 世代と第 3 世代の太陽電池は、第 1 世代と第 2 世代の太陽電池の優れた特性を組み合わせた第 3 世代の太陽電池に置き換えられています。第 1 世代のセルと同様に、比較的高い効率 (30% 以上) を達成することが約束されています。第 2 世代のセルは、第 1 世代のセルと同様に、アモルファス シリコン、有機ポリマー、ペロブスカイト結晶など、「単純な」シリコン以外の材料で構成され、複数の接合部を持つ可能性が高くなります。
結論
太陽光発電エネルギー変換において、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池のキーデバイスの働き、種類、およびについて説明しました。ほとんどの場合、太陽電池の材料には半導体が使われています。エネルギー変換は、光 (フォトン) エネルギーの吸収で構成され、半導体内で電子と正孔のペアを生成し、電荷キャリアを分離します。ほとんどの場合、電荷キャリアの分離には p-n 接合が使用されます。従来の太陽電池だけでなく、新しいタイプの太陽電池を理解するためには、半導体の基本的な性質と従来のp-n接合太陽電池の原理を学ぶことが重要です
