太陽電池の技術。スキーム、説明

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太陽電池の技術。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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太陽光発電システムは取り扱いが簡単で、移動機構がありませんが、太陽電池自体には、集積回路の製造に使用されるものと同様の複雑な半導体デバイスが含まれています。光電池の動作の基礎は、互いに接触した電気的特性の異なる XNUMX つの半導体間に光の影響で電流が発生するという物理原理です。このような要素の組み合わせにより、太陽光発電パネルまたはモジュールが形成されます。

太陽電池技術

太陽光発電モジュールは、その電気的特性により、交流ではなく直流を生成します。多くの単純なバッテリ駆動デバイスで使用されています。一方、交流は一定の間隔で向きが変わります。これはエネルギー生産者によって供給されるこの種の電気であり、ほとんどの最新の家電製品や電子機器に使用されています。最も単純なシステムでは、太陽光発電モジュールからの直流が直接使用されます。 AC が必要な同じ場所では、DC を AC に変換するインバーターをシステムに追加する必要があります。

現代の太陽電池の生産は、ほぼ完全にシリコンに基づいています。全モジュールの約80％は多結晶シリコンまたは単結晶シリコンを使用して作られ、残りの20％はアモルファスシリコンを使用します。結晶太陽電池は最も一般的で、通常は光沢のある青色の色合いを持っています。アモルファス、または非結晶 - 外観は滑らかで、見る角度に応じて色が変わります。単結晶シリコンは最高の効率 (約 14%) を持っていますが、平均効率が 11% の多結晶シリコンよりも高価です。アモルファスシリコンは時計や電卓などの小型機器に広く使用されていますが、効率や長期安定性がはるかに低いため、電力用途にはほとんど使用されません。

光電池は、地球上で 0,5 番目に一般的な物質であるシリコンの「サンドイッチ」です。現在の太陽電池の XNUMX% はシリコン (Si) で作られており、残りはシリコン太陽電池と同じ原理で作られています。ある物質をシリコンの一層に塗布すると、過剰な電子が形成されます。これにより、負に帯電した (「N」) 層が形成されます。他の層では電子の欠如が生じ、正に帯電します (「P」)。これら XNUMX つの表面は導体とともに組み立てられ、感光性の電子正孔接合を形成します。電線とは異なり、マイナスからプラスへの一方向にのみ電流を流すため、半導体と呼ばれます。太陽やその他の強い光源にさらされると、約 XNUMX ボルトの直流電流が発生します。電流の強さ（アンペア）は光エネルギー（光子の数）に比例します。どの太陽光発電システムでも、電圧はほぼ一定で、電流は太陽電池セルのサイズと光の強度に比例します。

太陽電池技術

太陽電池は、他の物質と正確な割合で混合された超高純度のシリコンから作られています。太陽電池の材料となる超高純度シリコン基板は非常に高価です。 50 つの XNUMX W 太陽光発電モジュールを作るのに必要な超高純度シリコンの量は、約 XNUMX 台のコンピュータの集積回路に十分な量です。さらに、太陽電池にはアルミニウム、ガラス、プラスチックが使用されており、安価で再利用可能な材料です。

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