簡単な太陽電池の作り方は？太陽電池の働き

単純な太陽電池を作成するにはどうすればよいですか？（ステップバイステップ）| 太陽電池の基本的な動作原理

太陽電池または太陽光発電セルの概要

太陽電池 （または太陽電池 ）は、化学作用によって、または太陽光にさらされたときに光を電流に変換することによって電流を生成するデバイスです。この記事では、太陽電池のみに注目します。

太陽電池と太陽光発電パネルの種類もお読みください太陽電池 表面が太陽光にさらされると電流を生成する太陽電池としても知られています。この記事では、太陽光を電磁放射（EM放射）と呼びます。

太陽電池では、セルによって生成される電気エネルギーの量は、セルの表面に到達する電磁放射の強度に依存します。太陽電池は、電磁放射をDC電流に変換します。したがって、太陽電池は、太陽から私たちに届く電磁放射を電気エネルギーに変換する半導体接合デバイスであると言えます。上記のように、生成される電流はDCです。

太陽光発電/太陽電池の基本的な動作原理

太陽電池の主な動作は、シリコンなどの半導体の伝導に似ています。写真のように、暗い面は日光に当たる部分です。 EM放射がセルの表面に当たると、電子が励起され、電子が1つのエネルギーレベル（軌道）から別のエネルギーレベル（軌道）にジャンプして、穴が残ります。

これらの正孔は正の電荷キャリアとして機能し、電子は負の電荷キャリアとして機能します。混乱しないでください。電子や正孔は電荷を与えるものではありません。彼らは料金を運ぶだけです。そうすることにより、EM放射は電気エネルギーに変換されます。太陽電池は基本的に、シリコンやセレンなどの半導体が最も広く使用されています。

これをよりよく理解するために、太陽電池の製造に広く使用されている材料は半導体であるため、さまざまな種類の半導体材料を見てみましょう。

半導体の種類

内因性半導体と外因性半導体の2種類の半導体があります。

真性半導体：

これらは、独自の形式で純粋な半導体です。導電性を向上させるために不純物を添加していません。摂氏0度のこのタイプの半導体には、伝導のための自由正孔と電子がほとんどまたはまったくありません。

不純物半導体：

これらのタイプの半導体は、ドープされているという点で純粋ではありません（導電性を高めるために不純物として機能する物質が追加されています）。半導体をドープすると、次のような材料が見つかります。

P型半導体

この種の半導体は、シリコン、セレン、またはゲルマニウムに、ホウ素のような3価の元素（3つの価電子を持つ元素）をドープしたときに形成されます。このタイプの半導体では、正孔（正電荷キャリア）が主要な電荷キャリアです。
N –タイプ半導体

電子は、このタイプの半導体の主要な電荷キャリアです。彼らは負の料金を運びます。それらは、シリコンまたはその他の半導体に5価の元素（外殻に5つの価電子を持つ元素）をドープしたときに形成されます。
PN –タイプ半導体

P型とN型の半導体を溶かして結合させると、接触している表面を高温にさらすと（完全に溶けて1つのエンティティを形成するわけではありません）、10 ^-3 のオーダーの境界または接合部が表面間に形成されます。んん。形成された接合はPN接合と呼ばれます。接合部の片側に高濃度の正孔があり、反対側に高濃度の電子があると、2つの電荷キャリアが接合部の反対側にそれぞれ拡散します。

簡単な太陽光発電/太陽電池を構築する方法

シリコンとセレンは、太陽電池の製造で最も広く使用されている半導体です。ガリウム、ヒ化物、インジウムヒ素、硫化カドミウムなども使用されていますが、シリコンとセレンが最も広く使用されています。

シリコンやセレンなどの半導体材料は非常に高価になる可能性があることを知って、シリコンなどの材料を使用して太陽電池を構築する方法と、を使用して太陽電池を構築する方法について説明します。私たちの周りで手に入れることができる安い材料。

安価な材料を使用すると、シリコンやセレンを使用する場合と比較して、同等の出力が得られないことに注意してください。次に、露出する材料の表面が大きくなります。 EM放射、より多くのエネルギーが生成されます。

シリコン半導体を使用した太陽電池の構築

前述のように、表面はPタイプの材料です。 P型材料は、光エネルギー（EM放射）が接合部を透過してN型材料に到達し、電子と正孔の拡散を可能にするように薄くする必要があります。

P型材料の周りのニッケルメッキリングは正の出力端子として機能し、N型材料の下部のメッキは負の出力端子として機能します。

単純な太陽電池を構築する方法は？（ステップバイステップ）

シリコンを使用して太陽電池を製造する方法がわかったところで、さまざまな材料を使用して太陽電池を製造する方法を見てみましょう。亜酸化銅を使用する代わりに、さまざまな材料を使用します。必要な材料は次のとおりです。

ガラスプレート（顕微鏡のスライドカバーなど）
脱イオン水
マルチメータ
透明テープ
浅い料理
電気ホットプレート（可能であれば1100W）
二酸化チタン溶液
カーボン（グラファイトペンシルまたはグラファイト潤滑剤）
ヨウ化物溶液
バインダークリップ
ワニ口クリップ

前回の作業では、P型材料は太陽に面しており、N型材料に比べて導電性が高くなっています。ガラスは部分導電性の半導体です。一方のガラス板がP型材料として機能し、もう一方のN型材料が機能するためには、化学薬品で処理して、最終的に一方が他方よりも導電性になるようにする必要があります。手順は次のとおりです。

2枚のガラスプレートの表面をエタノールで完全に洗浄します。清掃後は、ガラス板の表面に手で触れないでください。
ミリメートルを使用して、プレートの表面の導電性をテストし、各プレートの最も導電性の高い表面に注目します。プレートを並べて、一方のプレートの導電面を下に向け、もう一方の導電面を上に向けます。
手順2の後、透明なテープを貼り付けてガラスプレートを固定します。テープは、プレートの長辺のいずれかに沿って貼り付ける必要があります。テープは端から1mm程度重なる必要があります。また、ガラス板の外側に上向き4mm〜5mmのテープを貼ります。
二酸化チタンをガラス板の表面に均一に滴下し、溶液を均一に広げます。溶液が下向きの導電性表面を覆うようにします。
二酸化チタンの塗布が終了したら、プレートを固定しているテープを取り外します。
電気ホットプレート上に上向きの導電性表面を一晩置いて、二酸化チタンをプレート上に焼きます。導電面にある二酸化チタンを下向きに清掃し、清潔な場所に置きます。
浅い皿を用意し、ブラックベリー、ラズベリー、ザクロジュースなどで作った染料を入れます。下向きの二酸化チタンコーティングプレートを少なくとも10分間浸します。
二酸化チタンプレートが染料に浸っている間に、もう一方のプレートをエタノールで洗浄します。洗浄後、表面の導電率をテストします。電流が流れない側をプラスとしてマークします。導電側にグラファイトペンシルのグラファイト潤滑剤を塗布し、表面全体を覆います。
二酸化チタンでコーティングされたプレートを染料から取り出します。最初に脱イオン水で、次にエタノールですすいでください。きれいな組織でプレート上のエタノールを拭き取ります。
コーティングがわずかにずれた状態で互いに接触するように、2つのプレートを組み立てます。バインダークリップを使用してプレートを所定の位置に保持します。エッジが端子として機能するため、オフセットする必要があります。
日光にさらされるコーティングにヨウ化物溶液を滴下します。コーティングを溶液に完全に浸します。ヨウ化物溶液の本質は、EM放射にさらされたときに、二酸化チタンでコーティングされたプレートから炭素でコーティングされたプレートに電子が流れるのを助けることです。ヨウ化物溶液が過剰にある場合は、日光にさらされる表面の溶液を拭き取ってください。
ワニ口クリップまたはワニ口クリップを、セルの両側のコーティングされた表面のセクションに取り付けます。グラファイトでコーティングされた表面に取り付けられた1つのクリップは、二酸化チタンでコーティングされた表面に取り付けられたワニ口クリップです。もちろんこれが陰極です。導線をクリップに接続し、プレートの表面に光が当たる位置に配置します。これで、太陽電池を使用する準備が整いました。マルチメータを使用して、太陽電池が生成する電圧と電流の量をテストできます。明らかに、電圧はあなたの電話を充電するのに十分ではありません、しかしあなたはそうするためにこれらの太陽電池のストリングを作ることができます！。