آموزش1- مفاهیم پایه فتوولتائیک

مفاهیم پایه

 اثر فتو ولتائیک

فتوولتایک تبدیل مستقیم  نور به الکتریسیته در سطح اتم است . برخی مواد دارای قابلیتی به نام  اثر فتوالکتریک هستند که باعث می‌شود بتوانند فوتون های نور را جذب نموده و الکترون آزاد کنند

 .

سلول های فتوولتائیک

به زبان ساده, سلول فتو ولتائیک یک المان نیمه هادی است که با تابش نور به آن الکترون آزاد نموده و تولید الکتریسیته می کند. بیایید این پروسه را کمی دقیقتر بررسی کنیم :

نور حاوی ذراتی به نام فوتون است که با تابش نور به سطح سلول فتوولتائیک بخشی از این فوتون ها جذب نیمه هادی می شوند و انرژی خود را به الکترون های نیمه هادی می دهند و آنها را تحریک می کنند اگر انرژی آن ها کمتر از باند شکاف باشد  الکترون از مدارش آزاد نمی شود بلکه جنب و جوشش بیشتر شده که این امر باعث تولید گرما می شود اما اگر این انرژی بیشتر از انرژی باند شکاف باشد الکترون آزاد شده و از مدار خود فرار می کند آنگاه این الکترون در طول نیمه هادی حرکت نموده تا به یک الکترود متصل به نیمه هادی برسد و در صورت اتصال یک مدار خارجی به آن جریان الکتریکی برقرار می شود.

نیمه هادی ها

سلول‌های فتوولتایک از مواد نیمه‌هادی مثل سیلیکون (Si)، گالیم آرسناید (GaAs)، سولفات مس (Cu2S) ساخته می شوند. معمولاً سلول‌های نوری به نحوی ساخته می‌شوند که دولایه نازک با ناخالصی در دو طرف آن‌ها واقع می‌شود یکی از این لایه‌ها الکترون اضافی بیشتری دارد و لایه نوع n نام دارد و دیگری حفره‌های بیشتری دارد و لایه نوع p نامیده می‌شود. این امر سبب پدید آمدن پیوند pn شده که آن‌هم به نوبه خود میدانی الکتریکی ایجاد می‌کند. انرژی فوتون‌های جذب شده در سلول نوری باعث رهایی الکترون‌ها و ایجاد الکترون‌ها و حفره‌های آزاد شده و در مجاورت میدان داخلی الکترون‌ها به سمت لایه n و حفره‌ها به سمت لایه p  حرکت نموده و یک پتانسیل ایجاد می‌کند