Panourile solare, cunoscute și sub denumirea de „cipuri solare” sau „fotocelule” și „celule solare”, sunt foi de semiconductor fotoelectrice care folosesc lumina solară pentru a genera direct electricitate. Un dispozitiv care convertește direct energia luminii solare în energie electrică prin efect fotoelectric sau efect fotochimic. În fizică, se numește fotovoltaic (fotovoltaic, prescurtat ca PV) sau fotovoltaic pe scurt. Celulele solare individuale nu pot fi folosite direct ca surse de energie. Pentru a fi utilizate ca sursă de energie, mai multe celule solare individuale trebuie conectate în serie și paralel și etanșate în componente. Principiul său de funcționare este pur și simplu că panourile solare absorb energia luminii solare în timpul zilei și o transformă în energie electrică și o stochează în baterie, iar bateria alimentează lumina stradală cu energie solară noaptea. Deci, de ce panourile solare produc energie electrică în condiții însorite?
Panourile solare folosesc în general dispozitive care răspund la lumină și pot transforma energia luminii solare în electricitate. Cel mai comun material este siliciul, care este unul dintre cele mai abundente materiale de pe pământ. Are caracteristici semiconductoare, care pun bazele procesului de conversie fotoelectrică a panourilor solare.
Dar primul lucru de înțeles este că conductivitatea siliciului pur este foarte slabă și nu există electroni care să se poată mișca liber în structura cristalină. Pentru a-și spori conductivitatea, siliciul pur este de obicei dopat cu urme de impurități pentru a-și îmbunătăți conductivitatea. Conform acestei caracteristici se pot realiza diferite dispozitive conductoare.
Pentru siliciul folosit la fabricarea panourilor solare de iluminat stradal cu energie solară, se adaugă de obicei fosfor sau bor. Când se adaugă bor, cristalul de siliciu va forma o gaură. Deoarece atomul de siliciu original este înconjurat de 4 electroni, iar atomul de bor este înconjurat de doar 3 electroni, vor fi, de asemenea, generate găuri atunci când este dopat în structura cristalină originală. Fără electroni, această gaură este foarte instabilă și absoarbe cu ușurință alți electroni pentru a forma un semiconductor de tip P.
Când impuritățile de fosfor sunt dopate în cristale de siliciu, deoarece există 5 electroni în jurul atomilor de fosfor, electronul suplimentar va fi foarte activ, formând un semiconductor de tip N. Există multe găuri în semiconductori de tip P și există mulți electroni liberi activi în semiconductori de tip N. Când cei doi contactează, acești electroni liberi vor găsi găuri și le vor umple. Suprafața de contact dintre cele două va forma o diferență de potențial, adică o joncțiune PN. Partea de tip P este încărcată pozitiv și negativ, iar partea de tip N este încărcată pozitiv.
Când lumina este primită, energia conținută în lumină va fi transferată către semiconductor. Această energie va slăbi structura electronilor și va mișca liber. Acest lucru se datorează faptului că energia luminii solare va desprinde electronii și găurile. În circumstanțe normale, un foton cu o anumită energie va elibera un electron, care se întâmplă să formeze o gaură liberă. Dacă acest lucru se întâmplă chiar lângă suprafața de contact și atunci când sunt atrași de câmpul electric încorporat, electronii vor curge în zona n, iar găurile vor curge în zona P, formând un curent din zona de tip N către zona P- zona tip. Se formează centrala electrică a bateriei. Electricitatea este formată din tensiune, care este folosită pentru încărcare.
Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că semiconductorii nu sunt buni conductori ai electricității, iar electronii trec prin joncțiunea PN și apoi curg în semiconductor, ceea ce va cauza multe pierderi. Prin urmare, stratul superior este de obicei acoperit cu metal. Cu toate acestea, dacă este vopsit complet, va face ca lumina soarelui să nu treacă. În circumstanțe normale, o grilă metalică este utilizată pentru a acoperi joncțiunea PN. Un alt lucru de remarcat este faptul că suprafața siliciului este foarte reflectorizant. Dacă nu este tratată, o cantitate mare de lumină solară va fi reflectată. Pentru a rezolva această problemă, producătorul de iluminat stradal cu energie solară va adăuga de obicei un strat de peliculă protectoare cu coeficient de reflexie scăzut pe panoul solar. Pierderile cauzate de reflexie vor fi controlate cu 5 procente.
