Elektros energijos žinių populiarinimas: fotovoltinės energijos gamyba

Elektra yra svarbi šiuolaikinio socialinio gyvenimo dalis. Tačiau didėjant pasauliniam dėmesiui aplinkosaugos klausimams, švarios ir tvarios energijos paieška tapo neatidėliotina užduotimi. Šiame kontekste fotovoltinės energijos gamyba sulaukė daug dėmesio kaip ekologiškas energijos šaltinis. Šiame straipsnyje bus pristatytas fotovoltinės energijos gamybos principas ir technologija bei jos svarba atsinaujinančios energijos srityje.

1, Pagrindiniai fotovoltinės energijos gamybos principai
Pagrindinis fotovoltinės energijos gamybos principas pagrįstas puslaidininkių fotoelektriniu efektu. Kai fotonai (šviesos kvantiniai vienetai) šviečia metalo ar puslaidininkinės medžiagos paviršiuje, jų energiją gali sugerti medžiagoje esantys elektronai. Jei fotonų energija yra pakankamai didelė, elektronai įveiks Kulono jėgą medžiagos viduje ir išsilaisvins iš atomų, sudarydami laisvus elektronus. Šis procesas paverčia energiją iš fotonų į elektros energiją, kuri yra pagrindinis fotovoltinio efekto principas.

Tipiškuose saulės elementuose dažniausiai naudojama puslaidininkinė medžiaga yra silicis. Silicio atomai turi keturis išorinius elektronus, žinomus kaip keturvalentinis silicis. Sumaišius nedidelį kiekį kitų medžiagų gryname silicyje, pavyzdžiui, fosforo atomų (su penkiais išoriniais elektronais, vadinamais „penkiavalenčiu fosforu“) ir boro atomų (su trimis išoriniais elektronais, vadinamais „trivalenčiu boru“), N tipo ir P- tipo puslaidininkius galima formuoti. Kai N tipo ir P tipo puslaidininkių sluoksniai susiliečia vienas su kitu, sudarydami PN sandūrą, kontaktiniame paviršiuje susidarys potencialų skirtumas. Dėl šio potencialo skirtumo foto generuojami elektronai tekės iš P tipo puslaidininkių į N tipo puslaidininkius, sudarydami srovę.

Kai saulės spinduliai apšviečia saulės elementą, foto generuojami elektronai generuoja srovę PN sandūroje, kuri yra pagrindinis fotovoltinės energijos gamybos procesas. Šiuos elektronus galima užfiksuoti ir naudoti energijos tiekimui nenaudojant tradicinio iškastinio kuro deginimo, todėl fotovoltinė energijos gamyba yra švari ir neteršianti energijos forma.