Zonnepanelen, ook wel "zonnechips" of "fotocellen" en "zonnecellen" genoemd, zijn foto-elektrische halfgeleiderplaten die zonnelicht gebruiken om rechtstreeks elektriciteit op te wekken. Een apparaat dat zonne-energie direct omzet in elektrische energie via het foto-elektrisch effect of fotochemisch effect. In de natuurkunde wordt het fotovoltaïsch (fotovoltaïsch, afgekort als PV) of kortweg fotovoltaïsch genoemd. Enkele zonnecellen kunnen niet direct als energiebron worden gebruikt. Om als stroombron te gebruiken, moeten meerdere afzonderlijke zonnecellen in serie en parallel worden geschakeld en stevig worden afgedicht in componenten. Het werkingsprincipe is simpelweg dat de zonnepanelen overdag zonne-energie absorberen en deze omzetten in elektrische energie en opslaan in de batterij, en de batterij voedt de straatlantaarn op zonne-energie 's nachts. Dus waarom produceren zonnepanelen elektriciteit in zonnige omstandigheden?
Zonnepanelen gebruiken over het algemeen apparaten die reageren op licht en die zonne-energie kunnen omzetten in elektriciteit. Het meest voorkomende materiaal is silicium, een van de meest voorkomende materialen op aarde. Het heeft halfgeleidereigenschappen, die de basis leggen voor het foto-elektrische conversieproces van zonnepanelen.
Maar het eerste dat u moet begrijpen, is dat de geleidbaarheid van puur silicium erg slecht is en dat er geen elektronen zijn die vrij kunnen bewegen in de kristalstructuur. Om de geleidbaarheid te verbeteren, wordt puur silicium gewoonlijk gedoteerd met sporenverontreinigingen om de geleidbaarheid te verbeteren. Volgens dit kenmerk kunnen verschillende geleidende apparaten worden gemaakt.
Voor het silicium dat wordt gebruikt om zonnepanelen van zonne-energie te maken, wordt meestal straatverlichting toegevoegd. Wanneer boor wordt toegevoegd, zal het siliciumkristal een gat vormen. Omdat het oorspronkelijke siliciumatoom is omgeven door 4 elektronen en het booratoom slechts door 3 elektronen is omgeven, zullen er ook gaten ontstaan wanneer het wordt gedoteerd in de oorspronkelijke kristalstructuur. Zonder elektronen is dit gat erg onstabiel en absorbeert het gemakkelijk andere elektronen om een P-type halfgeleider te vormen.
Wanneer fosforverontreinigingen worden gedoteerd in siliciumkristallen, omdat er 5 elektronen rond de fosforatomen zijn, zal het extra elektron zeer actief zijn en een N-type halfgeleider vormen. Er zijn veel gaten in halfgeleiders van het P-type en er zijn veel actieve vrije elektronen in halfgeleiders van het N-type. Wanneer de twee contacten, zullen deze vrije elektronen gaten vinden en deze vullen. Het contactoppervlak tussen de twee zal een potentiaalverschil vormen, dat wil zeggen een PN-overgang. De kant van het P-type is positief en negatief geladen en de kant van het N-type is positief geladen.
Wanneer licht wordt ontvangen, wordt de energie in het licht overgedragen aan de halfgeleider. Deze energie zal de structuur van de elektronen losmaken en vrij bewegen. Dit komt omdat zonne-lichtenergie elektronen en gaten uit elkaar zal halen. Onder normale omstandigheden zal een foton met een bepaalde energie een elektron vrijgeven, dat toevallig een vrij gat vormt. Als dit vlak bij het contactoppervlak gebeurt, en wanneer aangetrokken door het ingebouwde elektrische veld, zullen elektronen in de n-zone stromen en zullen er gaten in de P-zone stromen, waardoor een stroom wordt gevormd van de N-type zone naar de P- soort zone. De energiecentrale van de batterij wordt gevormd. Elektriciteit wordt gevormd door spanning, die wordt gebruikt voor het opladen.
Er moet echter worden opgemerkt dat halfgeleiders geen goede geleiders van elektriciteit zijn en dat elektronen door de PN-overgang stromen en vervolgens in de halfgeleider stromen, wat veel verlies zal veroorzaken. Daarom is de bovenste laag meestal bedekt met metaal. Als het echter volledig is geverfd, zal het zonlicht niet doorlaten. Onder normale omstandigheden wordt een metalen rooster gebruikt om de PN-overgang af te dekken. Een ander ding om op te merken is dat het oppervlak van silicium sterk reflecterend is. Als het niet wordt behandeld, wordt een grote hoeveelheid zonlicht gereflecteerd. Om dit probleem op te lossen, zal de fabrikant van straatlantaarns op zonne-energie meestal een laag beschermende film met een lage reflectiecoëfficiënt op het zonnepaneel aanbrengen. Het verlies door reflectie wordt binnen 5 procent beheerst.
