Солнечная панель сделана из массива фотоэлектрические элементы , которые генерируют электрический ток при воздействии света. Фотоэлементы изготавливаются из двух типов кремниевого полупроводника, сложенных вместе в широкие плоские слои, зажатые сплошным проводником сзади и тонкими сетчатыми разъемами спереди (чтобы свет мог напрямую контактировать с кремнием).
Фотоэлектрический эффект был открыт в 1839 году французским ученым Эдмоном Беккерелем, а в 1880-х годах - первым солнечным элементом. В качестве материала использовался селен, который, как недавно обнаружили, обладает фотопроводящими свойствами, что означает, что он становится электропроводящим при воздействии света.
Еще одно наблюдение 1880-х годов катапультировало солнечную технологию вперед: фотоэлектрический эффект. Свет попадает на поверхность материала, и фотоны выбивают электроны из места, освобождая их для прохождения через проводник. Но только в 1950-х годах более эффективный кремний использовался в коммерческих солнечных элементах, и он оставался настолько непомерно дорогим, что его применение ограничивалось в основном спутниками.
Фото CC Джон Олав Эйкенес
Исследования неуклонно повышали эффективность солнечной энергии и снижали стоимость. Современные солнечные панели изготавливаются из кристаллического кремния двух типов:
- Кремний n-типа имеет избыток электронов
- Кремний р-типа имеет дефицит электронов
Фотоны попадают в слой пирога, и электроны выбиваются из своего места на np-переходе. Затем они могут свободно перемещаться по верхним проводникам и в цепь.
Вы можете провести забавный эксперимент, чтобы продемонстрировать этот эффект с помощью нескольких светодиодов, макета без припоя и мультиметра. Светодиоды - это диоды, которые также сделаны из двух типов кремния, наслоенных друг на друга, чтобы позволить электрону течь в одном направлении. Они ведут себя аналогично фотоэлектрическим элементам (но гораздо менее эффективны при выработке электроэнергии), и мы можем измерить выработанное ими электричество. Узнать больше о диоды в классе электроники Рэнди ,
Подключите несколько светодиодов (6-8) параллельно на макетной плате без припоя.
Подсоедините щупы вашего мультиметра к положительной и отрицательной клеммам и измерьте напряжение. Зажимы аллигатора могут быть полезны здесь, чтобы освободить ваши руки. Зажги яркий свет на светодиодах и наблюдай за увеличением напряжения!
Солнечные панели доступны в различных напряжениях, в зависимости от того, сколько фотоэлектрических элементов он содержит. Чем больше ячеек, тем выше напряжение. Чем больше каждая ячейка, тем больше тока она может генерировать. В проектах этого класса используются надежные 6В солнечные панели, изготовленные гальванический , доступно в 2W , 3.5W , 6W , или же 9W , Формула для ватт равна Вольт умножению на ампер, поэтому панель 2 Вт может генерировать ток 2 Вт / 6 В = 500 мА в максимуме (когда он самый солнечный).
Но выход солнечной панели далеко не соответствует. Тень от дерева или здания, облака, где вы живете, время суток и текущий сезон - вот несколько факторов, которые влияют на производительность вашей солнечной панели. Чтобы наилучшим образом использовать этот флуктуирующий источник питания, солнечные панели почти всегда используются для зарядки батареи, а не непосредственно для питания устройств.
