Как солнечные батареи вырабатывают ток?
Ответов: 3
Ну тоже попробую на пальцах...
Штука в том, что в полупроводниках свободных носителей непостоянное количество. И это количество может меняться под действием внешних факторов.
Одним из которых может быть свет. Квант света, если у него достаточная энергия, выбивает электрон из кристаллической решётки полупроводника. На месте выбитого электрона остаётся дырка, которая во всех электрических являниях ведёт себя как положительно заряженная частица. И если дело происходит в области pn-перехода, то встроенное электрическое поле, существующее в таком переходе (контактная разность потенциалов), тут же разделяет электрон и дырку. То есть по обе стороны pn-перехода появляется избыток свободных носителей - электроны с одной стороны и дырки - с другой. Если теперь замкнуть цепь, подключив внешнюю нагрузку, то электроны и дырки радостно кинутся навстречу друг другу, чтоб отдать свою энергию нагрузке.
Если же нагрузки нет (режим холостого хода), что электроны и дырки, какое-то время поблуждав по кристаллу, рекомбинируют.
Так что принцип работы солнечного элемента - наличие контактной разности потенциалов в pn-переходе, которая разделяет фотогенерированные носители.
Попробую объяснить на пальцах. По элекропроводности все вещества делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. В проводниках (в основном металлах) есть свободные электроны - способные перемещаться по объему материала, проводя электрический ток. В диэлектриках свободных носителей заряда практически нет - поэтому и ток они не проводят. В полупроводниках свободных носителей заряда тоже очень мало на фоне металлов, но при поглощении тепловой или световой энергии связанный с атомом электрон может стать свободным. Поэтому при нагревании и/или освещении сопротивление полупроводника падает. А если полупроводник структурировать (создав в нем pn-переход), то возникающие свободные носители можно локализовать, создавая на одном полюсе избыточный положительный, а на другом - избыточный отрицательный заряды, т.е. источник напряжения (тока).
Я вспомнил школьный анекдот.
Учитель: как работает трансформатор?
Ученик: вот так: "У-у-у-у..." - гудит.
Похожие вопросы
Добавить комментарий