간단한 태양 전지를 만드는 방법? 광전지의 작동

간단한 태양 전지를 구성하는 방법은 무엇입니까? (단계별) | 태양광 전지의 기본 작동 원리

태양 전지 또는 광전지 소개

태양 전지 (또는 태양광 전지 ) 화학 작용 또는 햇빛에 노출되었을 때 빛을 전류로 변환하여 전류를 생성하는 장치입니다. 이 기사에서는 태양 전지에만 주목합니다.

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태양 전지 표면이 햇빛에 노출될 때 전류를 생성하는 광전지라고도 합니다. 이 기사의 과정에서 우리는 햇빛을 전자기 복사(EM-radiation)로 언급할 것입니다.

태양 전지에서 전지에서 생성되는 전기 에너지의 양은 전지 표면에 도달하는 전자파의 강도에 따라 달라집니다. 태양 전지는 em 복사를 DC 전류로 변환합니다. 따라서 태양 전지는 태양에서 우리에게 도달하는 전자기 복사를 전기 에너지로 변환하는 반도체 접합 장치라고 말할 수 있습니다. 위에서 언급했듯이 생성된 전류는 DC입니다.

태양광/태양 전지의 기본 작동 원리

태양 전지의 원리 작동은 실리콘과 같은 반도체의 전도와 유사합니다. 사진과 같이 어두운 부분이 햇빛에 노출되는 부분입니다. EM 방사선이 세포 표면을 때리면 전자가 여기되어 한 에너지 준위(궤도)에서 다른 하나의 에너지 준위(궤도)로 점프하여 구멍을 남깁니다.

이 구멍은 양전하 캐리어 역할을 하고 전자는 음전하 캐리어 역할을 합니다. 혼동하지 마십시오. 전자나 정공은 전하를 제공하는 구성 요소가 아닙니다. 그들은 요금만 나릅니다. 그렇게 함으로써 EM 복사는 전기 에너지로 변환됩니다. 태양 전지는 기본적으로 실리콘과 셀레늄과 같은 반도체로 만들어지며 가장 널리 사용됩니다.

이를 더 잘 이해하기 위해 태양 전지 생산에 널리 사용되는 재료가 반도체인 만큼 다양한 종류의 반도체 재료를 살펴보겠습니다.

반도체 유형

저희는 두 가지 유형의 반도체가 있습니다. 즉 진성 반도체와 외인성 반도체입니다.

고유 반도체 :

그 자체로 순수한 반도체입니다. 전도성을 향상시키기 위해 불순물이 첨가되지 않았습니다. 섭씨 0도에서 이러한 유형의 반도체는 전도를 위한 자유 정공과 전자가 거의 없거나 전혀 없습니다.

외부 반도체 :

이러한 유형의 반도체는 도핑된다는 점에서 순수하지 않습니다(전도성을 향상시키기 위해 불순물 역할을 하는 물질이 추가됨). 반도체가 도핑되면 다음과 같은 물질이 발견됩니다.

P형 반도체

이러한 종류의 반도체는 실리콘, 셀레늄 또는 게르마늄에 붕소와 같은 3가 원소(3개의 원자가 전자를 갖는 원소)가 도핑될 때 형성됩니다. 정공(양전하 캐리어)은 이러한 유형의 반도체에서 주요 전하 캐리어입니다.
N – 유형 반도체

전자는 이러한 유형의 반도체에서 주요 전하 캐리어입니다. 그들은 음전하를 가지고 있습니다. 실리콘 또는 기타 반도체에 5가 원소(외각에 5가 전자가 있는 원소)가 도핑될 때 형성됩니다.
PN – 유형 반도체

P형과 N형 반도체를 녹여서 접합하는 경우 접촉하는 표면이 고온에 노출되면(완전히 녹지 않아 하나의 개체를 형성함) 경계 또는 접합부가 10^-3 정도 사이에 형성됩니다. mm. 형성된 접합을 PN 접합이라고 합니다. 접합의 한 면에 높은 농도의 정공이 있고 다른 면에 높은 농도의 전자가 있어 두 전하 캐리어가 접합의 다른 면으로 각각 확산됩니다.

간단한 광전지/태양 전지를 구성하는 방법은 무엇입니까?

실리콘과 셀레늄은 태양 전지 생산에 가장 널리 사용되는 반도체입니다. 갈륨, 비소, 인듐 비소, 카드뮴 황화물 등도 사용되지만 실리콘과 셀레늄이 가장 널리 사용됩니다.

실리콘과 셀레늄과 같은 반도체 재료는 상당히 비쌀 수 있으므로 실리콘과 같은 재료를 사용하여 태양 전지를 구성하는 방법과 이를 사용하여 태양 전지를 구성하는 방법에 대해 이야기하겠습니다. 우리 주변에서 구할 수 있는 값싼 재료.

저렴한 재료를 사용하면 실리콘이나 셀레늄을 사용할 때와 비교할 때 동등한 출력을 제공하지 않으며 두 번째로 노출되는 재료의 표면이 더 넓습니다. EM 복사는 더 많은 에너지를 생성합니다.

실리콘 반도체를 사용한 태양 전지 구성

앞서 말했듯이 표면은 P 유형 재료입니다. P형 물질은 얇아서 빛 에너지(EM 복사)가 접합부를 관통하고 N형 물질에 도달하여 전자와 정공이 확산될 수 있도록 해야 합니다.

P 유형 재료 주변의 니켈 도금 링은 양극 출력 단자 역할을 하고 N 유형 재료 하단의 도금은 음극 출력 단자 역할을 합니다.

간단한 태양 전지를 구성하는 방법? (단계별)

실리콘을 사용하여 태양 전지를 생산하는 방법을 알았으므로 이제 다양한 재료를 사용하여 태양 전지를 생산하는 방법을 살펴보겠습니다. 산화제1구리를 사용하는 대신 다른 재료를 사용할 것입니다. 필요한 자료는 다음과 같습니다.

유리판(예:현미경 슬라이드 커버)
탈이온수
멀티미터
투명 테이프
얕은 접시
전기 열판(가능한 경우 1100W)
이산화티타늄 용액
탄소(흑연 연필 또는 흑연 윤활제)
요오드화물 용액
바인더 클립
악어 클립

지난 작업에서 P형 재료는 태양을 향했고 N형 재료에 비해 전도성이 더 뛰어났습니다. 유리는 부분 전도성을 갖는 반도체입니다. 유리판 중 하나는 P형 물질로 작용하고 다른 하나는 N형 물질로 작용하려면 화학 물질로 처리해야 하며, 최종적으로 그 중 하나가 다른 것보다 더 전도성이 됩니다. 단계는 다음과 같습니다.

두 유리판의 표면을 에탄올로 철저히 청소하십시오. 청소 후 유리판 표면을 손으로 만지지 마십시오.
밀리미터를 사용하여 플레이트 표면의 전도성을 테스트하고 각 플레이트의 가장 전도성이 높은 표면을 확인합니다. 두 플레이트 중 하나의 전도성 표면이 아래를 향하고 다른 전도성 표면이 위를 향하도록 플레이트를 나란히 놓습니다.
2단계 후 투명 테이프를 붙여 유리판을 고정합니다. 테이프는 판의 긴 면을 따라 적용해야 합니다. 테이프는 가장자리에서 1mm 정도 겹쳐야 합니다. 또한 4mm~5mm가 위로 향하도록 유리판 외부에 테이프를 붙입니다.
이산화티타늄을 유리판 표면에 고르게 한 방울 떨어뜨리고 용액을 고르게 펴십시오. 용액이 아래로 향하는 전도성 표면을 덮도록 합니다.
이산화티타늄 도포가 끝나면 판을 함께 고정하는 테이프를 제거합니다.
이산화티타늄이 플레이트에 구워지도록 밤새 전기 핫 플레이트에 전도성 표면이 위로 향하게 둡니다. 전도성 표면에 있는 이산화티타늄을 아래로 향하게 하여 청소하고 깨끗한 곳에 둡니다.
얕은 접시를 가져와 블랙베리, 라즈베리 또는 석류 주스 등으로 만든 염료로 채웁니다. 이산화티타늄 코팅 접시를 아래로 향하게 하여 적어도 10분 동안 담그십시오.
이산화티타늄 판을 염료에 담그는 동안 에탄올로 다른 판을 청소하십시오. 청소 후 표면의 전도성을 테스트하십시오. 전류가 흐르지 않는 쪽을 양으로 표시하십시오. 전도성 면에 흑연 연필의 흑연 윤활제를 바르고 전체 표면을 덮습니다.
염료에서 이산화티타늄으로 코팅된 판을 꺼냅니다. 먼저 탈이온수로 헹군 다음 에탄올로 헹굽니다. 깨끗한 티슈로 접시의 에탄올을 닦아냅니다.
플레이트가 약간 오프셋된 상태에서 코팅이 서로 닿도록 두 개의 플레이트를 함께 조립합니다. 바인더 클립을 사용하여 플레이트를 제자리에 고정합니다. 가장자리가 터미널 역할을 하므로 오프셋을 만들어야 합니다.
태양광에 노출된 코팅에 요오드화물 용액을 한 방울 떨어뜨립니다. 코팅이 용액에 완전히 담가도록 합니다. 요오드화 용액의 본질은 전자가 EM 방사선에 노출되었을 때 이산화티타늄 코팅된 판에서 탄소 코팅된 판으로 흐르도록 돕는 것입니다. 요오드화물 용액이 너무 많으면 햇빛에 노출될 표면의 용액을 닦아냅니다.
셀 양쪽의 코팅된 표면 섹션에 악어 집게 또는 악어 집게를 부착합니다. 흑연으로 코팅된 표면에 부착된 클립 1개는 이산화티타늄으로 코팅된 표면에 부착된 앨리게이터 클립과 함께 지지대 역할을 합니다. 이것은 물론 음극입니다. 도선을 클립에 연결하고 빛이 플레이트 표면에 떨어지는 위치에 놓습니다. 이제 태양 전지를 사용할 준비가 되었습니다. 멀티미터를 사용하여 태양 전지가 생성하는 전압 및 전류의 양을 테스트할 수 있습니다. 분명히 전압은 휴대전화를 충전하기에 충분하지 않지만 이러한 태양 전지를 연결하여 충전할 수 있습니다!.