Fotogalvaaniline elektritootmine on tehnoloogia, mis muudab valguse energia otse elektrienergiaks, kasutades pooljuhtide liidese fotogalvaanilist volti. Selle tehnoloogia põhikomponent on päikesepatarei. Pärast päikesepatarei kapseldamist ja järjestikku kaitsmist saab moodustada suure pindala päikesepatarei mooduleid ja seejärel kombineerida neid komponentidega nagu võimsuskontrollerid, moodustatakse fotogalvaaniline elektritootmisseade.
Päikesepatareide elektritootmise põhimõte
1. N-tüüpi pooljuhid ja P-tüüpi pooljuhid
Sisemised pooljuhid on puhtad pooljuhid, mille kristallstruktuurid moodustavad aatomite vahel kovalentseid sidemeid. Kahte kovalentses sidemes olevat elektroni nimetatakse valentselektronideks.
Valentselektronid võivad tuuma köidikutest vabaneda ja muutuda vabadeks elektronideks (negatiivselt laetud) pärast teatud energiakoguse saamist (temperatuuri tõus või valgustus), jättes samal ajal vaba koha kovalentses sidemes, mida nimetatakse auguks (positiivselt laetud). ). Nii vabu elektrone kui ka auke nimetatakse kandjateks ning kandjate arv sisemistes pooljuhtides on üliväike, elektrijuhtivus väga halb.
Lisandite jälgede (mõned elemendid) lisamine sisemisse pooljuhti moodustab lisanditest pooljuhi, mis võib suurendada selle juhtivust.
Viievalentse fosfori lisamine asendab räni aatomit ja fosfori aatomi väliskihi viiest välisest elektronist neli moodustavad ümbritsevate pooljuhtide aatomitega kovalentse sideme ning lisaelektron on peaaegu sidumata ja sellest saab kergem vaba elektron. Seetõttu suureneb vabade elektronide arv pärast dopingut ja vabade elektronide juhtivusest saab selle pooljuhi peamine juhtivusrežiim, mida nimetatakse N-tüüpi pooljuhiks.
Kui räni aatomi asendamiseks lisatakse kolmevalentne boor, tekib "auk", kui boori aatomi välimise kihi kolm välimist elektroni moodustavad kovalentse sideme ümbritsevate pooljuhtide aatomitega. Seetõttu suureneb aukude arv pärast dopingut oluliselt ja aukude juhtivusest saab selle pooljuhi peamine juhtivusmeetod, mida nimetatakse P-tüüpi pooljuhiks.
Nii N- kui ka P-tüüpi pooljuhid on neutraalsed ega näita elektrilisi omadusi väljapoole.
N-tüüpi pooljuhtide elektronid on enamuskandjad ja augud on vähemuskandjad.
P-tüüpi pooljuhtide augud on enamuskandjad ja elektronid on vähemuskandjad.
2. "PN-siirde" ja "fotogalvaanilise volti efekt"
PN-ristmik koosneb N-leegitud piirkonnast ja P-tüüpi dopingupiirkonnast, mis on tihedas kontaktis. Terviklikul räniplaaditükil kasutatakse erinevaid dopinguprotsesse, et moodustada ühelt poolt N-tüüpi pooljuhid ja teiselt poolt P-tüüpi pooljuhid. Kahe tüüpi pooljuhtide liidese lähedal asuv piirkond on PN-ristmik. Päikesepatarei põhistruktuur on suure pindalaga tasapinnaline PN-ristmik.
Kui päikesevalgus tabab PN-ristmikku, neelab PN-ristmik valgusenergiat, et ergutada elektrone ja auke, tekitades PN-siirdes pinge, mida nimetatakse "fotogalvaanilise volti efektiks" või lihtsalt "fotogalvaaniliseks efektiks".
