Solarni paneli, također poznati kao "solarni čipovi" ili "fotoćelije" i "solarne ćelije", fotoelektrične su poluvodičke ploče koje koriste solarno svjetlo za izravno generiranje električne energije. Uređaj koji izravno pretvara sunčevu svjetlosnu energiju u električnu energiju putem fotoelektričnog ili fotokemijskog učinka. U fizici se naziva fotonaponskim (Photovoltaic, skraćeno PV), ili skraćeno fotonaponskim. Pojedinačne solarne ćelije ne mogu se koristiti izravno kao izvori energije. Za korištenje kao izvor energije, nekoliko pojedinačnih solarnih ćelija mora biti spojeno u seriju i paralelno te čvrsto zatvoreno u komponente. Njegov princip rada je jednostavno da solarni paneli apsorbiraju energiju sunčeve svjetlosti tijekom dana i pretvaraju je u električnu energiju i pohranjuju je u bateriju, a baterija napaja sunčevu energiju ulično svjetlo noću. Pa zašto solarni paneli proizvode električnu energiju u sunčanim uvjetima?
Solarni paneli općenito koriste uređaje koji reagiraju na svjetlost i mogu pretvoriti sunčevu svjetlosnu energiju u električnu. Najčešći materijal je silicij, koji je jedan od najzastupljenijih materijala na Zemlji. Ima poluvodičke karakteristike, što postavlja temelj za proces fotoelektrične pretvorbe solarnih panela.
Ali prva stvar koju treba razumjeti je da je vodljivost čistog silicija vrlo loša i da nema elektrona koji se mogu slobodno kretati u kristalnoj strukturi. Kako bi se poboljšala njegova vodljivost, čisti silicij obično je dopiran nečistoćama u tragovima kako bi se poboljšala njegova vodljivost. Prema ovoj karakteristici mogu se izraditi različiti vodljivi uređaji.
Za silicij koji se koristi za izradu solarnih panela solarne energije ulično svjetlo obično se dodaje fosfor ili bor. Kada se doda bor, kristal silicija će formirati rupu. Budući da je izvorni atom silicija okružen s 4 elektrona, a atom bora okružen sa samo 3 elektrona, rupe će se također generirati kada se dopira u izvornu kristalnu strukturu. Bez elektrona, ova rupa je vrlo nestabilna i lako apsorbira druge elektrone kako bi formirala poluvodič tipa P.
Kada se nečistoće fosfora dopiraju u kristale silicija, jer oko atoma fosfora ima 5 elektrona, dodatni elektron će biti vrlo aktivan, tvoreći poluvodič N-tipa. U poluvodičima P-tipa ima mnogo rupa, a u poluvodičima N-tipa ima mnogo aktivnih slobodnih elektrona. Kada dva kontakta, ovi slobodni elektroni će pronaći rupe i ispuniti ih. Kontaktna površina između njih će formirati potencijalnu razliku, odnosno PN spoj. Strana tipa P je pozitivno i negativno nabijena, a strana tipa N je pozitivno nabijena.
Kada se svjetlost primi, energija sadržana u svjetlosti će se prenijeti na poluvodič. Ova energija će olabaviti strukturu elektrona i slobodno se kretati. To je zato što će energija sunčeve svjetlosti razdvojiti elektrone i rupe. U normalnim okolnostima, foton s određenom energijom će osloboditi elektron, koji jednostavno formira slobodnu rupu. Ako se to dogodi samo blizu kontaktne površine i kada ih privuče ugrađeno električno polje, elektroni će teći u n zonu, a rupe će teći u P zonu, stvarajući struju iz zone N-tipa u P-zonu. tip zona. Formira se elektrana baterije. Električna energija nastaje naponom koji služi za punjenje.
Međutim, treba napomenuti da poluvodiči nisu dobri vodiči električne energije, te elektroni teku kroz PN spoj, a zatim teku u poluvodiču, što će uzrokovati velike gubitke. Stoga je gornji sloj obično obložen metalom. Međutim, ako je potpuno obojan, to će uzrokovati da sunčeva svjetlost neće proći. U normalnim okolnostima, metalna rešetka se koristi za pokrivanje PN spoja. Još jedna stvar koju treba napomenuti je da je površina silicija vrlo reflektirajuća. Ako se ne liječi, odrazit će se velika količina sunčeve svjetlosti. Kako bi riješio ovaj problem, proizvođač ulične rasvjete solarne energije obično će na solarnu ploču dodati sloj zaštitnog filma niskog koeficijenta refleksije. Gubitak uzrokovan refleksijom kontrolirat će se unutar 5 posto.
