Kas ir fotoelektriskās šūnas?

Viena no svarīgākajām fotoelektrisko elementu daļām ir materiāls, ko izmanto kā pusvadītāju. Silīcijs ir visbiežāk izmantotais pusvadītājs, taču noteiktiem lietojumiem ir pieejamas arī citas iespējas, kas var būt lētākas nekā silīcijs. Kad gaisma saskaras ar pusvadītāju, daļa gaismas enerģijas tiek absorbēta, izraisot elektronu izdalīšanos. Iegūto elektrisko strāvu var izmantot kā elektrību, un to savāc metāla kontaktu režģi saules bateriju augšpusē un apakšā.

Silīcijs pats par sevi nav īpaši labs elektrības vadītājs. Lai to izmantotu saules baterijās, silīcijs ir jāpārveido vai “leģēts” ar citiem elementiem. Fosfors un bors ir izvēles elementi šim nolūkam. Silīcija slānis, kas leģēts ar fosforu, var izmantot to, ka pēdējam elementam visattālākajā elektronu apvalkā ir tikai viens elektrons. Šis ir elektrons, kuru var izsist gaismas enerģija.

Otrā slānī bora atomu ārējā apvalkā ir tikai trīs elektroni, nevis četri, kas ir silīcijam. Tas rada vietu, kur nokļūt papildu elektroniem, un šī elektronu kustība veido elektrisko strāvu. Abiem silīcija slāņiem ir arī pretēji lādiņi, kas nodrošina spriegumu.

Silīcija kristāli ir dabiski atstarojošs materiāls. Ja tos izmanto fotoelementu elementos, uz tiem ir jāuzliek pretatstarojošs pārklājums, pretējā gadījumā lielākā daļa saules enerģijas, kas sasniedz paneli, tiks atspoguļota, neradot elektrību. Pretatstarojošais pārklājums ir vienīgais lielākais faktors, kas ietekmē pareizi konstruēta saules paneļa efektivitāti. Tomēr pat ar šo pārklājumu elektrības ražošanai var izmantot tikai salīdzinoši nelielu gaismas daudzumu. Tehnoloģijai attīstoties, fotoelektrisko elementu efektivitāte, iespējams, palielināsies, padarot tos praktiskākus ikdienas lietošanai dzīvojamās un rūpnieciskās telpās.