O princípio da iluminação pública solar

Como um tipo de energia renovável e sustentável, a perspectiva da energia solar é muito impressionante. Ela pode ser usada em qualquer lugar onde o sol brilhe. Na vida das pessoas comuns, além de aquecedores solares de água, postes de iluminação pública e algumas placas de sinalização de emergência, bóias, etc., ela já é utilizada.

Alguns amigos podem ter essa dúvida: por que existe um painel solar se, com luz solar suficiente, ele gera eletricidade? A seguir, Chang Hui responderá a essa pergunta para todos.

Os painéis solares geralmente utilizam dispositivos sensíveis à luz que convertem a energia luminosa em eletricidade. O mais comum é o silício, um dos materiais mais abundantes do planeta, com características de semicondutor. Ele é a base do processo de conversão fotoelétrica dos painéis solares.

Mas o primeiro ponto a entender é que a condutividade do silício puro é muito baixa. Não existem elétrons livres em sua estrutura cristalina. Para aumentar sua condutividade, o silício puro é geralmente dopado com traços de impurezas. Dessa forma, é possível fabricá-lo em diferentes dispositivos condutores.

Para o silício usado na fabricação de painéis solares, geralmente adiciona-se fósforo ou boro. Quando o boro é adicionado, o cristal de silício forma uma lacuna, pois o átomo de silício original é circundado por 4 elétrons, enquanto o átomo de boro possui apenas 3 elétrons ao seu redor. Após a mistura com a estrutura cristalina original, lacunas são geradas. Essas lacunas, por não possuírem elétrons, são muito instáveis ​​e absorvem facilmente outros elétrons, formando um semicondutor do tipo P.

Após a dopagem do cristal de silício com impurezas de fósforo, devido à presença de 5 elétrons ao redor do átomo de fósforo, o elétron extra torna-se altamente ativo, formando um semicondutor do tipo N. Existem muitos buracos tanto no semicondutor do tipo P quanto no do tipo N, resultando em muitos elétrons livres ativos. Quando os dois entram em contato, esses elétrons livres encontram os buracos e os preenchem. A superfície de contato entre os dois forma uma diferença de potencial, ou seja, uma junção PN. O lado do tipo P apresenta carga positiva e negativa, enquanto o lado do tipo N é carregado positivamente.

Ao receber luz, a energia nela contida é transferida para o semicondutor. Essa energia afrouxa a estrutura dos elétrons, permitindo que se movam livremente.

Isso ocorre porque a energia luminosa separa os pares elétron-lacuna. Normalmente, um fóton com determinada energia libera um elétron, que por sua vez forma uma lacuna livre. Se isso acontecer na superfície de contato próxima, atraídos pelo campo elétrico interno, os elétrons fluirão para a zona N e as lacunas para a zona P, formando uma corrente da zona N para a zona P. A fonte de energia da bateria gera uma voltagem, que por sua vez gera energia elétrica, realizando assim sua função de carregamento.