La production d'énergie photovoltaïque est une technologie qui convertit directement l'énergie lumineuse en énergie électrique en utilisant l'effet volt photovoltaïque de l'interface semi-conductrice. Le composant clé de cette technologie est la cellule solaire. Une fois la cellule solaire encapsulée et protégée en série, une grande surface de modules de cellules solaires peut être formée, puis combinée avec des composants tels que des contrôleurs de puissance, un dispositif de génération d'énergie photovoltaïque est formé.
Principe de production d'énergie par cellule solaire
1. Semi-conducteurs de type N et semi-conducteurs de type P
Les semi-conducteurs intrinsèques sont des semi-conducteurs purs dont les structures cristallines forment des liaisons covalentes entre les atomes. Les deux électrons de la liaison covalente sont appelés électrons de valence.
Les électrons de valence peuvent se libérer des chaînes du noyau et devenir des électrons libres (chargés négativement) après avoir acquis une certaine quantité d'énergie (augmentation de la température ou illumination), tout en laissant un vide dans la liaison covalente, appelée trou (chargé positivement ). Les électrons libres et les trous sont appelés porteurs, et le nombre de porteurs dans les semi-conducteurs intrinsèques est extrêmement faible, la conductivité électrique est très faible.
L'incorporation de traces d'impuretés (certains éléments) dans le semi-conducteur intrinsèque forme un semi-conducteur d'impureté, qui peut améliorer sa conductivité.
L'ajout de phosphore pentavalent remplace l'atome de silicium, et quatre des cinq électrons externes de la couche externe de l'atome de phosphore forment une liaison covalente avec les atomes semi-conducteurs environnants, et l'électron supplémentaire est presque non lié et plus facile à devenir un électron libre. Par conséquent, le nombre d'électrons libres augmente après dopage, et la conduction électronique libre devient le mode conducteur principal de ce semi-conducteur, appelé semi-conducteur de type N.
Lorsque du bore trivalent est incorporé pour remplacer l'atome de silicium, un "trou" est créé lorsque les trois électrons externes de la couche externe de l'atome de bore forment une liaison covalente avec les atomes semi-conducteurs environnants. Par conséquent, le nombre de trous après dopage augmente considérablement et la conduction des trous devient la principale méthode conductrice de ce semi-conducteur, appelé semi-conducteur de type P.
Les semi-conducteurs de type N et de type P sont neutres et ne présentent pas de propriétés électriques à l'extérieur.
Les électrons des semi-conducteurs de type N sont porteurs majoritaires et les trous sont porteurs minoritaires.
Les trous des semi-conducteurs de type P sont porteurs majoritaires et les électrons sont porteurs minoritaires.
2. "Jonction PN" et "effet volts photovoltaïques"
La jonction PN est composée d'une région dopée N et d'une région dopée de type P en contact étroit. Sur une plaquette de silicium complète, différents processus de dopage sont utilisés pour former des semi-conducteurs de type N d'un côté et des semi-conducteurs de type P de l'autre côté. La région proche de l'interface des deux types de semi-conducteurs est la jonction PN. La structure de base d'une cellule solaire est une jonction PN plane de grande surface.
Lorsque la lumière du soleil frappe la jonction PN, la jonction PN absorbe l'énergie lumineuse pour exciter les électrons et les trous, générant une tension dans la jonction PN, appelée "effet volt photovoltaïque" ou simplement "effet photovoltaïque".
