به عنوان منابع انرژی جهانی تبدیل شدن به بیشتر و بیشتر فشار، انرژی خورشیدی به نام توسعه انرژی جدید نامیده می شود، و ما از سلول های خورشیدی بیشتری در زندگی ما استفاده می کنیم. سلول خورشیدی بر اساس مواد نیمه هادی است. پس از اینکه ماده فوتوالکتریک انرژی نور را جذب کند و تبدیل فوتوالکتریک اتفاق می افتد، به طوری که جریان را تولید می کند، اصل کار سلول خورشیدی چیست؟ یک سلول خورشیدی یک دستگاه است که به طور مستقیم از طریق اثر فوتوالکتریک یا یک اثر فتوشیمیایی انرژی نور را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. هنگامی که خورشید بر نیمه هادی روشن می شود، برخی از آن از سطح بازتاب می شود و بقیه توسط نیمه هادی جذب می شود یا توسط نیمه هادی انتقال می یابد. البته برخی از نور جذب شده گرما می شود، در حالی که فوتون های دیگر با الکترون های ولنتاین که نیمه رسانا را تشکیل می دهند برخورد می کنند و در نتیجه جفت الکترون سوراخ ایجاد می کنند. به این ترتیب انرژی نور به صورت انرژی الکتریکی به شکل جفت الکترون-سوراخ تبدیل می شود.
پایه فیزیکی سلول های خورشیدی
هنگامی که نور خورشید پین پیوند را روشن می کند، الکترون ها در الکترون های آزاد کننده نیمه هادی به علت کسب انرژی نور، به ترتیب جفت الکترون سوراخ تولید می شوند و تحت تاثیر میدان الکتریکی مانع، الکترون ها به سمت منطقه الگوی حرکت می کنند. سوراخ ها به سمت منطقه P-type هدایت می شوند، به طوری که در منطقه، الکترون های اضافی وجود دارد، و منطقه P دارای سوراخ های فراوان است. بنابراین میدان الکتریکی ایجاد شده از عکس در مقابل میدان الکتریکی مانع در نزدیکی اتصال pn شکل می گیرد.
اگر یک پیوند pn در نیمه هادی وجود داشته باشد، میدان الکتریکی مانع در هر دو طرف از رابطهای p و n نوع تشکیل شده است که میتواند الکترون را به ناحیه N و سوراخ به منطقه P برساند، به طوری که بیش از حد وجود دارد الکترون در ناحیه N و منطقه P اضافی وجود دارد. سوراخ یک میدان الکتریکی تولید کننده نور را در مقابل میدان الکتریکی مانع در نزدیکی اتصال PN شکل می دهد.
بیش از دوازده ماده نیمه هادی برای ساخت سلول های خورشیدی وجود دارد و بنابراین انواع مختلفی از سلول های خورشیدی وجود دارد. در حال حاضر، سلول های خورشیدی با ارزش ترین و تجاری ارزشمند سلول های خورشیدی سیلیکون هستند. در زیر سلول های خورشیدی سیلیکون را به عنوان مثال برای معرفی اصل کار سلول های خورشیدی در جزئیات می گیریم.