عصر الطاقة الحالية المباشرة من
أضواء المسار الشمسية هو النظام الأساسي للنظام، ويعتمد على التأثير الكهروضوئي للألواح الشمسية.
التأثير الكهروضوئي: يعتمد المبدأ الأوسط لألواح الشمس بشكل أساسي على التأثير الكهروضوئي. يحدث هذا التأثير في المواد شبه الموصلة، المكونة خصيصًا من مواد مع السيليكون أحادي البلورة أو السيليكون متعدد البلورات أو السيليكون غير المتبلور. تشمل الخطوات الرئيسية للتأثير الكهروضوئي ما يلي:
أ. امتصاص الفوتون: عندما يسطع ضوء الشمس على لوح الشمس، يتم امتصاص الفوتونات (الوحدة الأساسية للضوء) عبر بلورات أشباه الموصلات. تمتلك الفوتونات طاقة تتناسب طرديًا مع تردد الضوء أو طوله الموجي.
ب. إثارة الإلكترون: تستخدم كهرباء الفوتونات لإثارة الإلكترونات. عندما يضرب الفوتون ذرة في شبه موصل، فإنه يمكن أن يثير إلكترونات معينة من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل. وبالتالي تصبح هذه الإلكترونات حرة ويمكن أن تتدفق بحرية في أشباه الموصلات.
تشكيل تدفق الإلكترونات: في الألواح الكهروضوئية، يتم امتصاص مجموعة كبيرة ومتنوعة من الفوتونات، مما يؤدي إلى إثارة مجموعة كبيرة ومتنوعة من الإلكترونات والانتقال من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل. تبدأ هذه الإلكترونات السائبة بالانتشار في شبه الموصل لتشكل جهازًا حديثًا يعمل بالطاقة الكهربائية. هذه هي نقطة البداية للعصر الداخلي الحديث للوحة الشمس.
هيكل اللوحة: تم تصميم شكل الألواح الشمسية بعناية لتحسين توليد الطاقة في الوقت الحاضر. وعادةً ما تشتمل على طبقتين بلوريتين من أشباه الموصلات، يشار إليهما بوصلات P-N (اللطيفة والسلبية)، حيث تكون الطبقة P غنية بأسعار هائلة (الثقوب)، بينما تكون الطبقة N غنية بالإلكترونات السائبة. عندما تمتص الألواح الكهروضوئية الفوتونات، تتشكل الإلكترونات والثقوب بالقرب من تقاطع P-N، وبالتالي تعزيز تكنولوجيا التيار.
فصل الشحنات: في الوصلات P-N، تؤدي قوة الفوتونات إلى عصر الإلكترونات والثقوب. بسبب قطبية الشحنة غير العادية للإلكترونات والثقوب الموجودة داخل الوصلة P-N، فهي منفصلة. سوف تمر الإلكترونات الحرة نحو الطبقة N، حتى عندما تتدفق الثقوب في اتجاه الطبقة P.
المجموعة الحالية: حركة الإلكترونات والثقوب تخلق حاضراً وهو تدفق الإلكترونات والثقوب. تم تجهيز اللوحة الشمسية بجهاز سلسلة تيار مدمج، يتكون عادةً من أسلاك معدنية أو أقطاب كهربائية. تلتقط هذه الأسلاك الإلكترونات والتيارات المجوفة، وتنقلها من اللوحة الشمسية إلى عناصر أخرى في الدائرة.
قوة التيار المستمر الناتج: في النهاية، يتم توجيه الإلكترونات والتيارات المجوفة إلى جهاز مرآب طاقة البطارية الموجود في لوحة البطارية. تذهب هذه الأسعار مع التدفق إلى البطارية ويتم تخزينها في النهاية داخل البطارية. نظرًا لأن البطاريات قابلة لإعادة الشحن، فيمكن شحنها من خلال الألواح الشمسية طوال النهار ثم تشغيلها ليلاً أو في الأيام الملبدة بالغيوم، وتحويل الكهرباء الكهربائية المحفوظة إلى إضاءة حديثة مباشرة إلى إضاءة LED خفيفة أو توصيل جهاز كهربائي آخر.
إن
