Das größte Problem bei Solarleuchten ist, dass sie an regnerischen Tagen keine Leistung bekommen und den normalen Betrieb nicht aufrechterhalten können. So viele Kunden fragen uns oft: Können LED -Lampen in Innenräumen von Solarleuchten aufgeladen werden? Vielleicht erwarten wir alle, dass die Antwort auf diese Frage "Ja" lautet, aber leider lautet die Antwort "kaum". Als nächstes untersuchen wir die Gründe.
Wie funktioniert Solarpanel?
Die Sonne gibt Energie in Form von Wellen aus, die sich in der Länge unterscheiden, von kurzen ultravioletten Wellen bis zu langen Infrarotwellen, und wenn Sonnenlicht leuchtet, bewegen sich diese Wellen in Richtung der Erde und treffen die Oberfläche der Sonnenkollektoren.
Tatsächlich bestehen Solarzellen aus drei Schichten. Die oberste Schicht ist Silizium und eine sehr kleine Menge an Elementen mit mehr Elektronen als Silizium wie Phosphor. Dies ermöglicht überschüssige Elektronen in der oberen Schicht frei, wodurch das Material leitender wird. Daher wird die obere Schicht auch als negative Elektrode oder N -Schicht bezeichnet. Die untere Schicht enthält Silizium und Elemente mit weniger Elektronen als Silizium, wie z. Fehlende Elektronen können als effektive positive Ladung beschrieben werden, sodass die untere Schicht auch als positive Elektrode oder P -Schicht bezeichnet wird.
Wenn Licht die Oberfläche eines Silizium -Sonnentafels bestrahlt, klopfen die absorbierten Lichtwellen die Elektronen in der mittleren Schicht von den Siliziumatomen, wodurch sich die Elektronen lösen und einen positiv geladenen Bereich im ursprünglichen Bereich der Elektronen und dann die losen Elektronen, die sich zur oberen N -Schicht bewegt, leicht Elektronen leicht zu akzeptieren. Gleichzeitig bewegen sich die losen positiven Ladungen nach unten und erreichen die untere P -Schicht. Diese Schicht akzeptiert mehr positive Gebühren. Dies wird so lange andauern, wie es Sonnenlicht gibt.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Kanal gebildet, der sich von der N -Schicht zur P -Schicht bewegen kann, wenn ein Draht zwischen oberer und unten angeschlossen ist, dann wird ein Strom gebildet.
Welche Wellenlänge verwenden Sonnenkollektoren?
Wir haben gerade erwähnt, dass nur absorbierte Lichtwellen Elektronen in der mittleren Schicht niederschlagen können. Welche Lichtwellenlängen können also von Sonnenkollektoren absorbiert werden?
Tatsächlich ist das Sonnenspektrum in sichtbares Licht und unsichtbares Licht unterteilt. Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts beträgt 400 ~ 760 nm. Invisible Licht ist in zwei Arten unterteilt: Das außerhalb des roten Lichts wird als Infrarot bezeichnet, wobei eine Wellenlänge von mehr als 760 nm bis zu 5300 nm; Das außerhalb des lila Lichts gelegene Ultraviolett mit einer Wellenlänge von 290 ~ 400 nm.
Nach wiederholten Tests durch Wissenschaftler wird nur Licht mit einer Wellenlänge von 350-1140 nm von der mittleren Schicht der Solarzelle absorbiert. Dieser Wellenlängenbereich umfasst das gesamte sichtbare Spektrum, eine kleine Menge an ultravioletten Strahlen und eine kleine Menge an Infrarotstrahlen. Daher hat das verbleibende ultraviolette Licht eine sehr kurze Wellenlänge und kann nur auf der Oberfläche bleiben. Das verbleibende Infrarotlicht hat eine sehr lange Wellenlänge und wird direkt durch die Sonnenzelle geleitet und können nicht absorbiert werden.
Was ist der Unterschied zwischen künstlichem Licht und Sonnenlicht?
Das Sonnenspektrum ist ein kontinuierliches Spektrum, das von der Sonne emittiert wird. Es enthält das Licht verschiedener Wellenlängen von Ultraviolett bis Infrarot, und das Spektrum ist ohne Unterbrechung kontinuierlich oder fehlt.
Im Gegensatz dazu variiert das Spektrum künstlicher Lichtquellen aufgrund unterschiedlicher Lumineszenzprinzipien. Zum Beispiel ist das Spektrum einer linearen Lichtquelle wie eine Quecksilberlampe relativ einzeln und besteht hauptsächlich aus Licht einer bestimmten Wellenlänge, die normalerweise lila ist. LED -Lichtquellen erzeugen weißes Licht durch Mischen von Rot, Grün und Blau oder mit Phosphoren. Das Spektrum solcher LED -Lichtquellen ist normalerweise nicht kontinuierlich, sondern in bestimmten Wellenlängenbereichen.
Darüber hinaus enthält Sonnenlicht das gesamte sichtbare Lichtspektrum, so dass es die ursprüngliche Materialfarbe genau darstellen kann. Einige künstliche Lichtquellen können bestimmte Farben möglicherweise nicht vollständig wiederherstellen, wodurch Objekte unter diesen Lichtquellen unterschiedlich erscheinen als unter Sonnenlicht.
Warum bewegen leichte Photonen Elektronen in Sonnenkollektoren?
Mit Licht können Elektronen in Sonnenkollektoren aufgrund des photoelektrischen Effekts zwischen Licht und Elektronen bewegen. Der photoelektrische Effekt ist ein physischer Prozess. Wenn Licht auf der Oberfläche eines Sonnentafels leuchtet, erzeugen die Elektronen auf der Oberfläche der Sonnenkabine Ladungen, indem sie Photonenenergie absorbieren.
Wie bereits erwähnt, besteht die Oberfläche des Sonnenkabels aus Halbleitermaterialien wie Silizium. Wenn Sonnenlicht auf der Sonnenkabine leuchtet, interagieren Photonen mit Atomen oder Molekülen auf der Oberfläche des Halbleitermaterials, und die Energie der Photonen wird auf die Elektronen in Halbleitermaterialien übertragen, die den Energieniveau der Elektronen erhöhen. Wenn die Energie dieser Elektronen ein bestimmtes Niveau erreicht, können sie sich vom Feststoff dissoziieren, um freie Elektronen und positive Ionen zu bilden. Diese freien Elektronen können sich innerhalb der Schaltung des Solarpanels frei bewegen und einen elektrischen Strom erzeugen.
Können Photonen von künstlichem Licht Elektronen in Halbleitern bewegen? Die Antwort lautet ja, aber da es einen signifikanten Unterschied zwischen den Photonen in künstlichem Licht und den Photonen im natürlichen Licht gibt, wird der Effekt von Solarmodulen durch künstliches Licht sehr schlecht sein.
Was ist der Unterschied in Photonen in Sonnenlicht und künstlichem Licht?
Sonnenlicht ist eine natürliche Lichtquelle mit extrem hoher Strahlungskraft. Die Anzahl der Photonen, die es pro Sekunde emittiert, ist extrem groß, daher ist die Strahlungsenergie pro Sekunde auch sehr groß. Darüber hinaus enthält das Solarspektrum verschiedene Lichtarten von Ultraviolett bis Infrarot. Die Wellenlänge des Lichts macht die Verteilung der Photonenenergie relativ breit.
Im Gegensatz dazu ist die strahlende Kraft künstlicher Lichtquellen normalerweise viel niedriger, da das Spektrum künstlicher Lichtquellen hauptsächlich in bestimmten Wellenlängenbereichen konzentriert ist. Dies bedeutet, dass die Anzahl der von künstlichen Lichtquellen emittierten Photonen insgesamt nicht nur geringer ist, sondern auch enger in einem bestimmten Wellenlängenbereich verteilt ist.
Insgesamt gibt es im Sonnenlicht weit mehr Photonen als in künstlichen Lichtquellen. Dies erklärt, warum Sonnenkollektoren in voller Sonneneinstrahlung effizienter im Freien laden, da Sonnenlicht mehr Photonen für die Aktivierung von Elektronen in Photovoltaikzellen liefert.
Abschluss
Trotzdem glauben wir, dass alle bereits klar sind. Basierend auf dem Arbeitsprinzip von Sonnenkollektoren ist das, was benötigt wird, ausreichend und weit verbreitete Photonen im Solarspektrum, um die Strombildung durch den photoelektrischen Effekt zu maximieren. Aktuelle künstliche Lichtquellen können jedoch nicht die Anforderungen der Sonneneinstrahlungsbedingungen erfüllen. Daher ist es sehr schwierig, künstliche Lichtquellen zum Laden von Sonnenkollektoren zu verwenden.
