Solcellepaneler, også kjent som "solbrikker" eller "fotoceller" og "solceller", er fotoelektriske halvlederplater som bruker sollys til å generere elektrisitet direkte. En enhet som direkte konverterer solenergi til elektrisk energi gjennom den fotoelektriske effekten eller den fotokjemiske effekten. I fysikk kalles det fotovoltaisk (Photovoltaic, forkortet PV), eller fotovoltaisk for kort. Enkeltsolceller kan ikke brukes direkte som strømkilder. For å bruke som strømkilde må flere enkeltsolceller kobles i serie og parallelt og tett forseglet i komponenter. Arbeidsprinsippet er ganske enkelt at solcellepanelene absorberer solenergi i løpet av dagen og konverterer den til elektrisk energi og lagrer den i batteriet, og batteriet driver solenergiens gatelys om natten. Så hvorfor produserer solcellepaneler strøm under solrike forhold?
Solcellepaneler bruker vanligvis enheter som reagerer på lys og kan konvertere solenergi til elektrisitet. Det vanligste materialet er silisium, som er et av de mest tallrike materialene på jorden. Den har halvlederegenskaper, som legger grunnlaget for den fotoelektriske konverteringsprosessen til solcellepaneler.
Men det første man må forstå er at ledningsevnen til rent silisium er svært dårlig, og det er ingen elektroner som kan bevege seg fritt i krystallstrukturen. For å forbedre ledningsevnen er rent silisium vanligvis dopet med sporforurensninger for å forbedre ledningsevnen. I henhold til denne egenskapen kan forskjellige ledende enheter lages.
For silisiumet som brukes til å lage solcellepaneler av solenergi gatelys, tilsettes vanligvis fosfor eller bor. Når bor tilsettes, vil silisiumkrystallen danne et hull. Fordi det opprinnelige silisiumatomet er omgitt av 4 elektroner, og boratomet er omgitt av kun 3 elektroner, vil det også dannes hull når det dopes inn i den opprinnelige krystallstrukturen. Uten elektroner er dette hullet veldig ustabilt og absorberer lett andre elektroner for å danne en halvleder av P-type.
Når fosforurenheter dopes inn i silisiumkrystaller, fordi det er 5 elektroner rundt fosforatomene, vil det ekstra elektronet være veldig aktivt og danne en halvleder av N-type. Det er mange hull i P-type halvledere, og det er mange aktive frie elektroner i N-type halvledere. Når de to kommer i kontakt, vil disse frie elektronene finne hull og fylle dem. Kontaktflaten mellom de to vil danne en potensiell forskjell, det vil si et PN-kryss. P-type-siden er positivt og negativt ladet, og N-type-siden er positivt ladet.
Når lys mottas, vil energien i lyset overføres til halvlederen. Denne energien vil løsne strukturen til elektronene og bevege seg fritt. Dette er fordi solenergi vil ta fra hverandre elektroner og hull. Under normale omstendigheter vil et foton med en viss energi frigjøre et elektron, som tilfeldigvis danner et fritt hull. Hvis dette skjer like nær kontaktflaten, og når det tiltrekkes av det innebygde elektriske feltet, vil elektroner strømme inn i n-sonen, og hull vil strømme inn i P-sonen og danne en strøm fra N-type-sonen til P- type sone. Batteriets kraftverk er dannet. Elektrisitet dannes av spenning, som brukes til lading.
Det skal imidlertid bemerkes at halvledere ikke er gode ledere av elektrisitet, og elektroner strømmer gjennom PN-krysset og strømmer deretter inn i halvlederen, noe som vil forårsake mye tap. Derfor er det øvre laget vanligvis belagt med metall. Men hvis det er ferdig malt, vil det føre til at sollys ikke passerer. Under normale omstendigheter brukes et metallgitter for å dekke PN-krysset. En annen ting å merke seg er at overflaten av silisium er svært reflekterende. Hvis det ikke behandles, vil en stor mengde sollys reflekteres. For å løse dette problemet vil produsenten av solenergigatelys vanligvis legge til et lag med beskyttende film med lav refleksjonskoeffisient på solcellepanelet. Tapet forårsaket av refleksjon vil bli kontrollert innen 5 prosent.
