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¿Cómo generan las células solares electricidad?
- Aug 06, 2018 -

¿Qué es una célula solar?

Una célula solar, también conocida como un chip solar, es un chip semiconductor optoelectrónico que genera directamente electricidad mediante el uso de la luz solar. Siempre que satisfaga la iluminación bajo ciertas condiciones de iluminación, puede generar voltaje instantáneamente y generar corriente en presencia de un bucle, que se convierte en física. Solar fotovoltaica, la célula solar de silicio cristalino actual que funciona con efecto fotoeléctrico es la corriente principal, y la célula solar de película delgada que trabaja con efecto fotoquímico está todavía en su infancia

¿Cómo generan las células solares electricidad?

La célula solar consta de siete partes: lámina celular, EVA, gel de sílice, lámina posterior, caja de conexiones, vidrio templado y marco de aleación de aluminio. Es un tipo de elemento fotoeléctrico que puede convertir energía. Su estructura básica es usar enlaces de semiconductores tipo P y tipo-N. En el caso de la luz solar, la energía de la luz excita electrones en átomos de silicio y genera convección de electrones y agujeros. Estos electrones y agujeros se ven afectados por los potenciales incorporados, que son, respectivamente, tipo N y tipo P. El tipo de semiconductor atrae y reúne en ambos extremos. En este momento, si los electrodos externos están conectados para formar un bucle, formando así una corriente, este es el principio de la generación de energía de la célula solar.

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Los materiales de fabricación de células solares son principalmente semiconductores, que incluyen principalmente silicio, compuestos multicomponentes, materiales poliméricos y nanocristales. Actualmente, la tecnología solar de silicio monocristalino es la más madura, pero debido al alto costo del silicio monocristalino, gradualmente se fabricará con energía solar de película delgada de silicio policristalino. Con el reemplazo de las baterías, las células solares nanocristalinas entran gradualmente en el campo de visión.

¿Dónde está el futuro de los autos solares?

Los vehículos de energía solar son aplicaciones importantes para las células solares. Pueden resolver el problema de la contaminación del combustible del automóvil y la escasez de energía del automóvil. Sin embargo, los vehículos solares todavía tienen algunos problemas técnicos que resolver, como sigue (este artículo pertenece al original, el gato es el primer automóvil, por favor indique):

En primer lugar, para resolver el problema del alto costo de las células solares de silicio, es necesario desarrollar células solares con menores costos de materia prima, como compuestos multicomponentes, materiales de polímeros y materiales nanocristalinos;

En segundo lugar, para resolver el problema de la baja eficiencia de conversión fotoeléctrica, es necesario acelerar la investigación técnica y el desarrollo del grosor del material de la batería, el proceso de la batería, el tratamiento de la superficie de la batería y el ángulo del panel solar;

Además, las células solares convierten la energía de la luz en energía eléctrica, principalmente en corriente continua. Por lo tanto, es necesario resolver el problema de que la potencia directa se convierte en corriente alterna antes de ser utilizada para la conducción de automóviles; la batería solar en sí es un dispositivo generador de energía, y está limitado por factores climáticos, y no tiene su propia función. La función de almacenamiento de energía, si se usa junto con una batería de almacenamiento de plomo, tiene el problema de la pérdida de peso;

resumen

Una célula solar es una oblea semiconductora que genera directamente electricidad mediante el uso de la luz solar. Su principio técnico es el efecto fotoeléctrico. Sus materiales de fabricación son principalmente semiconductores, que se dividen en cuatro categorías: silicio, compuestos multicomponentes, materiales de polímeros y nanocristales. En el campo de los vehículos de energía solar, existe una necesidad urgente de resolver los problemas de la investigación de materiales de producción de bajo costo, la mejora de la eficiencia energética de la conversión de energía solar y la investigación y desarrollo de tecnología de almacenamiento de energía solar.

Principio de célula solar

El sol brilla en la unión semiconductora pn, formando un nuevo par de agujeros y electrones. Bajo la acción del campo eléctrico integrado de la unión pn, los agujeros fotogenerados fluyen a la región p, y los electrones fotogenerados fluyen a la región n, y se genera una corriente después de que se enciende el circuito. Así es como funciona la célula solar de efecto fotovoltaico. Hay dos formas de generación de energía solar, una es la conversión luz-calor-eléctrica, y la otra es la conversión directa luz-eléctrica.

Conversión luz-termo-eléctrica

El método de conversión luz-termo-eléctrica genera electricidad mediante la utilización de energía térmica generada por la radiación solar, y generalmente el colector solar recoge la energía térmica absorbida en un vapor de medio de trabajo, y luego impulsa la turbina de vapor para generar electricidad. El primer proceso es el proceso de conversión de luz a calor; el último proceso es el proceso de conversión termoeléctrica, que es lo mismo que la generación de energía térmica ordinaria. La desventaja de la generación de energía térmica solar es que es muy ineficiente y costoso. Se estima que su inversión es al menos 5 a 10 veces más costosa que las centrales térmicas ordinarias. Una central de energía solar térmica de 1000 MW requiere una inversión de 2 a 2,5 mil millones de dólares estadounidenses, y una inversión promedio de 1 kW es de 2,000 a 2,500 dólares estadounidenses. Por lo tanto, solo puede aplicarse en ocasiones especiales a pequeña escala, y la utilización a gran escala es económicamente antieconómica y no puede competir con centrales térmicas ordinarias o plantas de energía nuclear.

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Conversión directa de luz a electricidad

La generación de energía de la célula solar se basa en las propiedades optoelectrónicas de un material en particular. Los cuerpos negros (como el sol) irradian ondas electromagnéticas de diferentes longitudes de onda (correspondientes a diferentes frecuencias), como infrarrojo, ultravioleta, visible y similares. Cuando estos rayos se irradian en diferentes conductores o semiconductores, los fotones reaccionan con electrones libres en el conductor o semiconductor para generar una corriente eléctrica. Cuanto más corta es la longitud de onda del rayo, mayor es la frecuencia, mayor es la energía, por ejemplo, la energía de la luz ultravioleta es mucho más alta que la del rayo infrarrojo. Sin embargo, no todas las longitudes de onda de energía se pueden convertir en energía eléctrica. Vale la pena señalar que el efecto fotoeléctrico es independiente de la intensidad de la radiación. La corriente solo puede generarse cuando la frecuencia alcanza o excede el umbral en el que se puede producir el efecto fotoeléctrico. La longitud de onda máxima de la luz capaz de causar un efecto fotoeléctrico de un semiconductor está relacionada con el ancho de banda prohibido del semiconductor. Por ejemplo, el ancho de banda prohibido del silicio cristalino es de aproximadamente 1.155 eV a temperatura ambiente, de modo que se requiere luz que tenga una longitud de onda de menos de 1100 nm para provocar el efecto fotoeléctrico del silicio cristalino. . La generación de energía de células solares es una forma renovable y ecológica de generar electricidad. No genera gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono durante la generación de energía y no contamina el medio ambiente. De acuerdo con los materiales de producción, se clasifica en una batería de semiconductor basada en silicio, una batería de película fina CdTe, una batería de película fina CIGS, una batería de película delgada sensibilizada por colorante, una batería de material orgánico y similares. Entre ellos, las baterías de silicio se clasifican además en baterías de cristal único, baterías policristalinas y baterías de película delgada de silicio amorfo. El parámetro más importante para las células solares es la eficiencia de conversión. En las células solares basadas en silicio desarrolladas por el laboratorio, la eficiencia de las células de silicio monocristalino es del 25.0%, la eficiencia de las células de silicio policristalino es del 20.4% y la eficiencia de las células de película fina CIGS es del 19.6%. CdTe La eficiencia de la batería de película delgada es del 16.7%, y la eficiencia de la batería de película delgada de silicio amorfo (silicio amorfo) es del 10.1%.

Una célula solar es un elemento fotovoltaico que puede convertir energía, y su estructura básica se forma mediante la unión de un tipo P y un semiconductor de tipo N. El material más básico de un semiconductor es el "silicio", que no es conductor, pero si se incorpora una impureza diferente en el semiconductor, se puede formar un semiconductor tipo P y un semiconductor tipo N, y un semiconductor tipo P tiene un agujero (tipo P). El semiconductor tiene un electrón con carga negativa, que puede considerarse como una carga positiva. Tiene una diferencia de potencial de electrones libres con el semiconductor de tipo N para generar corriente, por lo que cuando se irradia la luz del sol, la energía de la luz estará en el átomo de silicio. Los electrones están entusiasmados de generar convección de electrones y agujeros, que se ven afectados por los potenciales incorporados, que son atraídos por los semiconductores tipo N y tipo P, respectivamente, y se reúnen en ambos extremos. En este momento, si los electrodos externos están conectados para formar un circuito, este es el principio de la generación de energía de la célula solar.

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En pocas palabras, el principio de la generación de energía solar fotovoltaica es un método de generación de energía que utiliza células solares para absorber la luz solar de longitudes de onda de 0,4 μm a 1,1 μm (cristales de silicio) y convierte la energía de la luz directamente en energía eléctrica.

Dado que la electricidad generada por la célula solar es de corriente continua, si es necesario suministrar energía a los electrodomésticos o a varios tipos de aparatos eléctricos, es necesario instalar un convertidor de corriente alterna / alterna y reemplazarlo con corriente alterna para suministrar electricidad a electricidad del hogar o electricidad industrial.

Desarrollo de carga de células solares Las células solares se utilizan en bienes de consumo. La mayoría de ellos tienen problemas de carga. En el pasado, los objetos de carga general usaban hidruro de níquel-metal o baterías secas de níquel-cadmio, pero las baterías secas de níquel-hidrógeno no podían resistir la alta temperatura, y las baterías secas de níquel-cadmio tenían problemas de contaminación ambiental. Los supercondensadores se desarrollan rápidamente, con gran capacidad, área de contracción y bajo precio. Por lo tanto, algunos productos solares han comenzado a adoptar supercondensadores como objetivos de carga, mejorando así muchos problemas de carga solar:

Cargando más rápido,

La vida es más de 5 veces más larga

Amplia gama de temperaturas de carga,

Reducir el uso de la célula solar (se puede cargar a bajo voltaje)

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