Principiul de functionare al celulelor fotovoltaice

panouri-fotovoltaiceIn anul 2001, 99% dintre celulele fotovoltaice au fost realizate din siliciu, element chimic din familia cristalogenilor, cel mai abundent din natura dupa oxigen care se gaseste in proportie de 27,6%. siliciul se gaseste in forma naturala in compusi precum silica (adica nisip, quartz, cristobalit si altele ) sau silicatii (feldspat, caolin etc.), nefiind un element toxic.

Datorita faptului ca siliciul are 4 electroni pe ultimul strat, pentru a realiza elemente electronegative (de tip N) sau electropozitive (de tip P), acesta este dopat cu elemente de valenta superioara (fosfor), respectiv cu elemente de valenta inferioara (bor). Prin acest procedeu se alcatuiesc semiconductoarele de tip N, respectiv semiconductoarele de tip P. Prin punerea in comun, in aceeasi retea cristalina in maniera de a avea conductivitate electrica, a unui material de tip N cu un material de tip P se obtine o jonctiune PN. O celula fotovoltaica este alcatuita dintr-o jonctiune de acest tip, doi electrozi, o grila conducatoare si un strat antireflexie. Prin urmare acesta este principiul de baza al panourilor fotovoltaice, in cel mai comun sens posibil.

O celula PV transforma o parte din energia radiativa primita de la soare in electricitate, pentru lungimile de unda cuprinse in spectrul vizibil si foarte putin din ultraviolete si infrarosii. acest fenomen se datoreaza faptului ca electronii din materialul de tip N absorb energia fotonilor proveniti din radiatia solara, devenind liberi in reteaua cristalina. Datorita existentei campului electric creat de jonctiunea PN, acesti electroni liberi se deplaseaza catre electrodul pozitiv, dand nastere unei diferente de potential. Pentru ca un electron din banda de valenta a materialului sa devina liber si sa poata participa la conductie, acesta trebuie sa absoarba o anumita energie. aceasta cantitate are o valoare proprie pentru fiecare material semiconductor. in consecinta fotonii cu lungimi mari de unda, a caror energie cinetica este mica desprind putini electroni de pe stratul de valenta si au o eficienta scazuta in producerea energiei electrice.

Pe de alta parte fotonii cu lungimi foarte mici de unda, bogati in energie vor fi absorbiti la suprafata celulei intr-o zona nefavorabila producerii energiei electrice. Surplusul de energie este transformat in caldura si conduce la incalzirea materialului.

FacebookGoogle+Twitter

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *