مقدمه:

پنل های خورشیدی از روند خاصی برای تبدیل فوتون ها به الکترون جهت ایجاد جریان استفاده میکنند.

در این روند از سلول هایی که با نام فتوولتائیک شناخته میشوند کمک میگیرند.

این سلول ها بطور معمول در پنل جلویی ماشین حساب ها و یا ابزار الکترونیکی کوچک پیدا میشوند.

وقتی تعداد زیادی از این سلول ها به هم متصل میگردند مجموعه ای با نام پنل خورشیدی تشکیل میدهند.

سلول های فتوولتائیک از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیکون ساخته میشوند.

این مواد نیمه رسانا اشعه های خورشید را جذب میکنند.

سپس فتون های موجود در اشعه ی خورشید به برخی از الکترون های این ماده ی نیمه رسانا ضربه زده و باعث جریان پیدا کردن آنها میشوند.

بین سلول ها مداری وجود دارد که باعث هدایت این جریان از الکترونها به سمت خاصی میشود.

زمانیکه این الکترون ها به ساختار فلزی قرار داده شده در سلول فتوولتائیک برخورد میکنند تبدیل به انرژی قابل استفاده در دستگاه ها میگردند.

هر پنل خورشیدی حاوی تعداد مختلف و زیادی از سلول های خورشیدی و سیلیکونی است.

هر سلول خورشیدی ولتاژ الکتریسیته ی کمی تولید میکند.

فوتون ها با ضربه زدن به سطح این سلول ها جریان الکتریکی تولید میکنند.

سقف خانه و ساختمان اداره جات معمول ترین مکان برای نصب پنل های خورشیدی هستند.

زیرا بیشتر از سایر مکان ها در معرض نور خورشید قرار میگیرند.

پنل های فتو ولتائیک که بر روی پنل های خورشیدی هستند انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.

جریان الکتریسیته ی تولید شده توسط این پنل ها معمولا بصورت مستقیم (DC) است که بوسیله ی اینورتر (مبدل) به جریان متناوب (AC) تبدیل میشود.

و در آخر، سیلیکون معمول ترین ماده برای تولید پنل های خورشیدی است.

صاعقه گیر اکتیو اذرخش

دلیل استفاده از سیلیکون:

سیلیکون اغلب به شکل کریستالی پیدا میشود.

هر اتم سیلیکون دارای ۱۴ الکترون در آرایش سه لایه ی خود است.

۲ لایه از این ۳ لایه تکمیل است و در لایه ی ظرفیت نیز ۴ الکترون، یعنی نیمی از ظرفیت، وجود دارد.

جهت تکمیل کردن لایه ی ظرفیت، سیلیکون این لایه را با ۴ اتم کناری خود به اشتراک میگذارد.

به همین علت این عنصر ساختاری کریستالی دارد.

سیلیکون در حالت طبیعی خود، بر خلاف مس، به علت نداشتن الکترون آزاد یک ماده ی رسانای خوب نیست.

جهت آزاد کردن جنبش این الکترون ها، سیلیکون استفاده شده در پنل های خورشیدی نوعی ویژه و خالص شده از این ماده است.

با ترکیب کردن سیلیکون و دیگر اتم ها، ساختاری نامتوازن از الکترون ها ایجاد میگردد.

این الکترون ها ساختاری ناپایدار تشکیل میدهند تا با ضربه ی اشعه های خورشید آزاد شوند.

سیلیکون به طور طبیعی براق و منعکس کننده است.

به همین علت و برای جلوگیری از بازتاب فوتون ها، سلول ها توسط ماده ای جاذب نور و ضد انعکاس پوشانده میشوند.

در اغلب موارد نیز سطح خارجی سلولها توسط یک شیشه پوشانده میشود که دلیل این امر محافظت سلول ها در برابر عوامل خارجی است.

وقتی سیلیکون با بار منفی و سیلیکون با ابر مثبت به هم برخورد میکنند، الکترون های آزاد یک طرف به طرف دیگر جذب میشوند.

هنگامیکه این دو ذره با هم مخلوط میشوند حاملی را ایجاد میکند که با نام میدان الکتریکی شناخته میشود.

این میدان، الکترون ها را از ذره ی با بار مثبت به ذره با بار منفی انتقال میدهد ولی اجازه حرکت در خلاف این جهت را به الکترون ها نمیدهد.

وقتی فوتون ها با سلول فتوولتائیک برخورد میکنند، جفت حفره های الکترونیکی از هم جدا میشوند.

وقتی این اتفاق رخ میدهد، الکترون ها آزاد میشوند و محلی برای دیگر الکترون ها ایجاد میشود.

الکترون به سمت منفی حرکت میکند و حفره ها نیز به سمت مثبت حرکت میکند که اینکار توازن را در سلول بر هم خواهد زد.

با قرار دادن یک کنداکتور، میتوانیم از این حرکت هایی که الکترون ها دارند در راستای ایجاد جریان و تولید ولتاژ استفاده کنیم.

که حاصل این دو نیروی برق خواهد بود.

صاعقه گیر اکتیو اذرخش