Photovoltaic (PV) Cell Structure an

Photovoltaic (PV) Cell Structure and Operation The key feature of a PV (solar) cell is the pn junction that was covered in Chapter 1. The photovoltaic effect is the basic physical process by which a solar cell converts sunlight into electricity. Sunlight contains photons or “packets” of energy sufficient to create electron-hole pairs in the n and p regions. Electrons accumulate in the n-region and holes accumulate in the p region, producing a potential difference (voltage) across the cell. When an external load is connected, the electrons flow through the semiconductor material and provide current to the external load. The Solar Cell Structure Although there are other types of solar cells and continuing research promises new developments in the future, the crystalline silicon solar cell is by far the most widely used. A silicon solar cell consists of a thin layer or wafer of silicon that has been doped to create a pn junction. The depth and distribution of impurity atoms can be controlled very precisely during the doping process. The most commonly used process for creating a silicon ingot, from which a silicon wafer is cut, is called the Czochralski method. In this process, a seed crystal of silicon is dipped into melted polycrystalline silicon. As the seed crystal is withdrawn and rotated, a cylindrical ingot of silicon is formed. Thin circular shaped-wafers are sliced from an ingot of ultra-pure silicon and then are polished and trimmed to an octagonal, hexagonal, or rectangular shape for maximum coverage when fitted into an array. The silicon wafer is doped so that the n region is much thinner than the p region to permit light penetration, as shown in Figure GA1–1(a). A grid-work of very thin conductive contact strips are deposited on top of the wafer by methods such as photoresist or silk-screen, as shown in part (b). The contact grid must maximize the surface area of the silicon wafer that be exposed to the sunlight in order to collect as much light energy as possible.
GreenTech Application 1: Solar Power
p region
n region
Polished surface of n region
pn junction and depletion region
Conductive grid
Conductive layer covers bottom (a) (b) (c)
Reflective coating
 FIGURE GA1–1 Basic construction of a PV solar cell.
The conductive grid across the top of the cell is necessary so that the electrons have a shorter distance to travel through the silicon when an external load is connected. The farther electrons travel through the silicon material, the greater the energy loss due to resistance. A solid contact covering all of the bottom of the wafer is then added, as indicated in the figure. Thickness of the solar cell compared to the surface area is greatly exaggerated for purposes of illustration.

Kết quả (Việt) 1:

Quang điện (PV) cấu trúc tế bào và hoạt động các tính năng chính của một tế bào PV (mặt trời) là giao lộ pn được bao phủ trong chương 1. Các hiệu ứng quang điện là một quá trình vật lý cơ bản mà một tế bào năng lượng mặt trời chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Ánh sáng mặt trời có chứa các photon hoặc "gói" năng lượng đủ để tạo ra cặp electron-lỗ ở khu vực n và p. Điện tử tích lũy trong vùng n và lỗ tích lũy ở vùng p, sản xuất một sự khác biệt tiềm năng (điện áp) trên các tế bào. Khi một tải trọng bên ngoài được kết nối, các electron chảy qua vật liệu bán dẫn và cung cấp hiện tại để tải bên ngoài. Các tế bào năng lượng mặt trời cấu trúc mặc dù có những loại khác của các tế bào năng lượng mặt trời và tiếp tục nghiên cứu hứa hẹn phát triển mới trong tương lai, các tế bào năng lượng mặt trời silic tinh thể là của xa các rộng rãi nhất được sử dụng. Một tế bào năng lượng mặt trời silic bao gồm một lớp mỏng hoặc wafer Silicon đã được doped để tạo ra một giao lộ pn. Chiều sâu và phân phối của các nguyên tử tạp chất có thể được kiểm soát rất chính xác trong quá trình doping. Hầu hết thường sử dụng quá trình để tạo phôi silicon, mà từ đó một wafer silicon được cắt, được gọi là phương pháp Czochralski. Trong quá trình này, một tinh thể hạt silicon nhúng vào tan chảy polycrystalline silic. Như hạt tinh thể rút và xoay, hình trụ phôi Silicon được hình thành. Mỏng tròn hình-wafers được cắt từ một phôi silicon siêu tinh khiết và sau đó đánh bóng và tỉa một hình dạng hình bát giác, lục giác, hoặc hình chữ nhật đối với bảo hiểm tối đa khi lắp vào một mảng. Silicon wafer doped nỗi vùng n là mỏng hơn nhiều so với vùng p cho phép ánh sáng xuyên, như minh hoạ trong hình GA1–1(a). Một mạng lưới công việc của liên lạc dải dẫn điện rất mỏng được lắng đọng trên đầu trang của wafer bằng các phương pháp như hoà hay nhiệt, như được hiển thị một phần (b). Liên hệ với lưới điện phải tăng tối đa diện tích bề mặt của wafer silicon tiếp xúc với ánh sáng mặt trời để thu năng lượng ánh sáng càng nhiều càng tốt.GreenTech Application 1: Solar Powerp regionn regionPolished surface of n regionpn junction and depletion regionConductive gridConductive layer covers bottom (a) (b) (c)Reflective coating FIGURE GA1–1 Basic construction of a PV solar cell.The conductive grid across the top of the cell is necessary so that the electrons have a shorter distance to travel through the silicon when an external load is connected. The farther electrons travel through the silicon material, the greater the energy loss due to resistance. A solid contact covering all of the bottom of the wafer is then added, as indicated in the figure. Thickness of the solar cell compared to the surface area is greatly exaggerated for purposes of illustration.

Kết quả (Việt) 2:

Quang điện (PV) Cấu trúc tế bào và hoạt động Các tính năng chính của một tế bào PV (mặt trời) là ngã ba pn đã được đề cập trong Chương 1. Các hiệu ứng quang điện là quá trình vật lý cơ bản mà một tế bào năng lượng mặt trời chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Ánh sáng mặt trời có chứa photon hoặc "gói" năng lượng đủ để tạo ra các cặp electron-lỗ trống trong n và p khu vực. Electron tích tụ trong n-khu vực và lỗ tích lũy trong khu vực p, sản xuất một sự khác biệt tiềm năng (điện áp) trên các tế bào. Khi một tải bên ngoài được kết nối, các electron di chuyển qua các vật liệu bán dẫn và cung cấp hiện tại để tải bên ngoài. Cấu trúc tế bào năng lượng mặt trời Mặc dù có nhiều loại khác của các tế bào năng lượng mặt trời và nghiên cứu tiếp tục hứa hẹn những phát triển mới trong tương lai, các tế bào năng lượng mặt trời silicon tinh thể là do sử dụng đến nay là rộng rãi nhất. Một tế bào năng lượng mặt trời silicon bao gồm một lớp mỏng hoặc wafer silicon đã được pha tạp để tạo ra một tiếp giáp pn. Chiều sâu và phân bố của các nguyên tử tạp chất có thể được kiểm soát rất chính xác trong quá trình sử dụng doping. Quá trình sử dụng phổ biến nhất cho việc tạo ra một miếng silicon, từ đó một wafer silicon được cắt, được gọi là phương pháp Czochralski. Trong quá trình này, một tinh thể hạt giống silicon này được nhúng vào silic đa tinh thể tan chảy. Khi các tinh thể hạt giống được thu hồi và luân chuyển, một thỏi hình trụ silicon được hình thành. Thin tròn có hình dạng-bánh xốp được cắt từ một thỏi silic siêu tinh khiết và sau đó được đánh bóng và cắt tỉa một hình bát giác, lục giác, hình chữ nhật hoặc cho bảo hiểm tối đa khi được lắp vào một mảng. Các wafer silicon được pha tạp để các khu vực n là mỏng hơn nhiều so với khu vực p cho phép thâm nhập ánh sáng, như thể hiện trong hình GA1-1 (a). Một lưới làm việc của dải xúc dẫn điện rất mỏng được lắng đọng trên đầu trang của các wafer bằng các phương pháp như cản quang hoặc lụa màn hình, như trong phần (b). Lưới xúc phải tối đa hóa diện tích bề mặt của wafer silicon mà được tiếp xúc với ánh sáng mặt trời để thu thập càng nhiều năng lượng ánh sáng càng tốt.
Application Greentech 1: Solar Power
p khu vực
vùng n
bề mặt bóng của vùng n
pn và suy giảm khu vực
dẫn điện lưới
lớp dẫn điện bao gồm đáy (a) (b) (c)
lớp phủ phản quang
? Hình GA1-1 xây dựng cơ bản của một tế bào năng lượng mặt trời PV.
Lưới điện dẫn điện trên đầu của tế bào là cần thiết để các electron có một khoảng cách ngắn hơn để đi du lịch thông qua các silicon khi một tải bên ngoài được kết nối. Các electron xa đi qua vật liệu silicon, lớn hơn sự mất năng lượng do sức đề kháng. Một liên hệ vững chắc bao gồm tất cả các đáy của wafer sau đó được thêm vào, như được chỉ ra trong hình. Độ dày của các tế bào năng lượng mặt trời so với diện tích bề mặt là rất nhiều phóng đại cho mục đích minh họa.