Zasada działania moduł słoneczny jest umożliwienie fotonom (cząsteczkom światła) światła słonecznego wybijanie elektronów z atomów. Sam krzem nie może przewodzić prądu, dlatego krzem znajdujący się w cząstkach słonecznych jest zanieczyszczony i połączony z fosforem. W połączeniu z fosforem elektrony mogą swobodnie przemieszczać się w celu przenoszenia ładunków. Ten proces dodawania zanieczyszczeń nazywa się dopingiem.

Rezultatem jest tak zwany krzem typu N i jego odkrycie na powierzchni Panele fotowoltaiczne . Pod warstwą krzemu typu N, przeciwna strona jego lustra znajduje się: krzem typu P. Typ P wykorzystuje zanieczyszczenia z pierwiastków takich jak gal czy bor, co oznacza, że ​​materiał ma miejsce dla innych elektronów. Tworzy to pole elektromagnetyczne, w którym górna warstwa krzemu typu N jest ujemna, a krzem typu P jest dodatni. Elektrony uciekają z atomów w warstwie typu N i przesuwają się w kierunku warstwy typu p, aby wypełnić pustą przestrzeń elektronową. Przepływ elektronów wytwarza energię elektryczną.

Jakie są składniki mono panel słoneczny?

Panele słoneczne wykonane są z warstw krzemu. Krzem tworzy twardą i kruchą strukturę krystaliczną i jest drugim najliczniej występującym pierwiastkiem na ziemi. Ten materiał półprzewodnikowy można hodować, a naukowcy hodują krzem w tubie jako pojedynczy, jednorodny kryształ. Następnie rozwinęli tubę i pocięli arkusz na „wafle”, aby były jak najcieńsze. Wydajność większości paneli słonecznych wynosi od 10% do 20%. Dziesięć lat temu poziom sprawności paneli słonecznych wynosił około 13%. W 2019 roku wzrosła do 20%. Ze względu na charakter krzemu górna granica krzemu wynosi 29%.

Aby przyszłe ogniwa słoneczne mogły zastąpić istniejące ogniwa słoneczne, muszą być w stanie wychwytywać więcej światła, przekształcać je w energię bardziej wydajnie i być tańsze niż istniejące projekty.
Pierwszą opcją ulepszenia ogniw słonecznych jest dodanie sprzętu, aby mogły przechwytywać więcej światła, co oznacza, że ​​nie musimy rezygnować z obecnego projektu ogniw słonecznych. W ogniwie słonecznym można zainstalować sprzęt elektroniczny, aby ogniwo słoneczne mogło śledzić słońce, gdy porusza się po niebie w ciągu dnia. Jeśli ogniwo słoneczne jest zawsze skierowane na słońce, pozwoli to świecić większej ilości światła na ogniwo słoneczne, co może generować więcej energii elektrycznej. Obecny projekt urządzeń elektronicznych, które mogą pełnić tę funkcję, jest nieustannym wyzwaniem, ale innowacje w tej dziedzinie są kontynuowane. Albo zamiast przesuwać ogniwa słoneczne, możemy zainstalować lustra, aby skupić światło na mniejszych, tańszych ogniwach słonecznych.

Innym sposobem na poprawę wydajności ogniw słonecznych jest określenie ich wydajności. Ogniwa słoneczne z więcej niż jedną warstwą materiału wychwytującego światło mogą przechwycić więcej światła. Niedawno przetestowane w laboratorium czterowarstwowe ogniwo słoneczne może wychwytywać światło z wydajnością 46%. Ogniwa te są nadal zbyt drogie i trudne do wyprodukowania do użytku komercyjnego, ale trwające badania mogą sprawić, że te ultrawydajne ogniwa staną się nowym standardem.

Alternatywą dla zwiększenia wydajności jest po prostu redukcja kosztów. Mimo, że od dziesięcioleci staje się tańszy, nadal ma duży udział w kosztach instalacji ogniw słonecznych. Dzięki zastosowaniu cieńszych ogniw słonecznych zmniejsza się koszty materiałów. Naukowcy stworzyli ultracienkie, elastyczne ogniwo słoneczne o grubości 1,3 mikrona – około 1/100 szerokości ludzkiego włosa i 30 razy szersze niż papier biurowy. Można go umieścić na bańkach mydlanych i jest tak samo wydajny jak zwykłe szkło. Ogniwo słoneczne. Podobnie jak baterie wielowarstwowe, cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są nieco trudne w produkcji, co ogranicza ich zastosowanie, ale badania są w toku.

W niedalekiej przyszłości koszt krzemowych ogniw słonecznych może nadal spadać, co w przyszłości sprawi, że będzie on bardziej dostępny dla większej liczby osób, zwłaszcza w krajach rozwijających się. Oczekuje się, że w Stanach Zjednoczonych redukcja kosztów zwiększy produkcję energii słonecznej o 500% do 2050 roku. Teoretycznie, jak wiemy, do zasilania świata potrzebujemy 4 000 000 metrów kwadratowych ogniw słonecznych. Z tej perspektywy Sahara zajmuje powierzchnię 3 600 000 metrów kwadratowych.

Energia słoneczna ma ogromny potencjał, a większość krajów, którym wciąż brakuje elektryczności, to kraje gorące i słoneczne. Dla tych krajów przystosowanie się do energii słonecznej będzie skuteczniejsze, bezpieczniejsze i czystsze niż nafta. Jednak ze względu na brak ciągłego światła słonecznego w ciągu dnia jest mało prawdopodobne, aby kraje europejskie były całkowicie uzależnione od energii słonecznej.