Il problema più grande con le luci solari è che non riescono a ottenere energia nei giorni di pioggia e non possono mantenere il normale funzionamento. Così tanti clienti spesso ci chiedono: le lampadine a LED interne possono essere caricate dalle luci solari? Forse ci aspettiamo tutti che la risposta a questa domanda sia "sì", ma sfortunatamente la risposta è "difficilmente", poi esploriamo i motivi.
Come funziona il pannello solare?
Il sole emette energia sotto forma di onde che variano in lunghezza, dalle onde ultraviolette corte alle lunghe onde a infrarossi e quando la luce solare brilla, queste onde si muovono verso la terra e colpiscono la superficie dei pannelli solari.
In effetti, le celle solari sono composte da tre strati. Lo strato superiore è il silicio e una quantità molto piccola di elementi che hanno più elettroni del silicio, come il fosforo. Ciò consente agli elettroni in eccesso nello strato superiore di muoversi liberamente, rendendo il materiale più conduttivo. Pertanto, lo strato superiore è anche chiamato elettrodo negativo o strato N; Lo strato inferiore contiene silicio ed elementi con meno elettroni rispetto al silicio, come il boro, che riduce il numero di elettroni mobili nello strato inferiore, riducendo così la conducibilità del materiale agli elettroni. Un elettroni mancanti può essere descritto come una carica positiva efficace, quindi lo strato inferiore è anche chiamato elettrodo positivo o strato P.
Quando la luce irradia la superficie di un pannello solare in silicio, le onde di luce assorbita bussano agli elettroni nello strato centrale dagli atomi di silicio, causando l'allentamento degli elettroni e lasciando un'area carica positivamente nell'area originale degli elettroni e quindi gli elettroni sciolti che si muovono verso lo strato di N in alto, questo strato è facile accettare elettroni; Allo stesso tempo, le cariche positive sciolte si muovono verso il fondo, raggiungendo lo strato P in basso. Questo strato accetta più cariche positive. Questo continuerà finché c'è la luce del sole.
In questo momento, se un filo è collegato tra la parte superiore e inferiore, si forma un canale affinché gli elettroni si muovano dal livello N allo strato P, viene formata una corrente.
Che lunghezza d'onda usano i pannelli solari?
Abbiamo appena detto che solo le onde di luce assorbita possono abbattere gli elettroni nello strato centrale. Quindi quali lunghezze d'onda della luce possono essere assorbite dai pannelli solari?
In effetti, lo spettro solare è diviso in luce visibile e luce invisibile. La lunghezza d'onda della luce visibile è 400 ~ 760nm. La luce invisibile è divisa in due tipi: quello situato all'esterno della luce rossa si chiama infrarosso, con una lunghezza d'onda superiore a 760 nm, fino a 5300 nm; Quello situato fuori dalla luce viola si chiama ultravioletto, con una lunghezza d'onda di 290 ~ 400 nm.
Dopo ripetuti test degli scienziati, solo la luce con una lunghezza d'onda di 350-1140 nm viene assorbita dallo strato intermedio della cella solare. Questa gamma di lunghezze d'onda include l'intero spettro visibile, una piccola quantità di raggi ultravioletti e una piccola quantità di raggi a infrarossi. Pertanto, la restante luce ultravioletta ha una lunghezza d'onda molto breve e può rimanere solo in superficie. La luce infrarossa rimanente ha una lunghezza d'onda molto lunga e passerà direttamente attraverso la cella solare e non può essere assorbita.
Qual è la differenza tra luce artificiale e luce solare?
Lo spettro solare è uno spettro continuo emesso dal sole. Contiene luce di varie lunghezze d'onda dall'ultravioletta a infrarosso e lo spettro è continuo senza interruzione o mancante.
Al contrario, lo spettro delle fonti di luce artificiale varia a causa di diversi principi di luminescenza. Ad esempio, lo spettro di una sorgente di luce lineare come una lampada da mercurio è relativamente singola e consiste principalmente dalla luce di una lunghezza d'onda specifica, di solito viola. Le fonti di luce a LED producono luce bianca mescolando rosso, verde e blu o usando fosfori. Lo spettro di tali sorgenti di luce a LED non è di solito continuo, ma concentrato in alcuni intervalli di lunghezza d'onda.
Inoltre, in termini di rendering del colore, la luce solare contiene l'intero spettro della luce visibile, in modo che possa rappresentare accuratamente il colore originale dei materiali. Alcune fonti di luce artificiale potrebbero non essere in grado di ripristinare completamente determinati colori, causando un colore di colore diverso sotto queste sorgenti di luce rispetto a quelli della luce.
Perché i fotoni leggeri spostano gli elettroni all'interno dei pannelli solari?
La luce consente agli elettroni nei pannelli solari di muoversi a causa dell'effetto fotoelettrico tra luce ed elettroni. L'effetto fotoelettrico è un processo fisico. Quando la luce brilla sulla superficie di un pannello solare, gli elettroni sulla superficie del pannello solare generano cariche assorbendo l'energia dei fotoni.
Come abbiamo appena detto, la superficie del pannello solare è realizzata con materiali a semiconduttore come il silicio. Quando la luce solare brilla sul pannello solare, i fotoni interagiscono con atomi o molecole sulla superficie del materiale a semiconduttore e l'energia dei fotoni viene trasferita agli elettroni in materiali a semiconduttore causano l'aumento del livello di energia degli elettroni. Quando l'energia di questi elettroni raggiunge un certo livello, possono dissociarsi dal solido per formare elettroni liberi e ioni positivi. Questi elettroni liberi sono in grado di spostarsi liberamente all'interno del circuito del pannello solare, creando una corrente elettrica.
Quindi i fotoni di luce artificiale possono spostare gli elettroni nei semiconduttori? La risposta è sì, ma poiché c'è una differenza significativa tra i fotoni nella luce artificiale e i fotoni in luce naturale, l'effetto della carica dei pannelli solari attraverso la luce artificiale sarà molto scarso.
Qual è la differenza nei fotoni alla luce solare e alla luce artificiale?
La luce solare è una fonte di luce naturale con potenza di radiazione estremamente elevata. Il numero di fotoni che emette al secondo è estremamente grande, quindi anche l'energia delle radiazioni al secondo è molto enorme. Inoltre, lo spettro solare contiene vari tipi di luce dall'ultravioletto a infrarosso. La lunghezza d'onda della luce rende la distribuzione dell'energia del fotone relativamente ampia.
Al contrario, la potenza radiante delle fonti di luce artificiale è generalmente molto più bassa perché lo spettro delle fonti di luce artificiale è principalmente concentrata in alcune gamme di lunghezza d'onda. Ciò significa che il numero di fotoni emessi da fonti di luce artificiale non è solo più piccolo, ma anche più strettamente distribuito all'interno di un intervallo di lunghezza d'onda specifica.
Quindi, nel complesso, ci sono molti più fotoni alla luce solare rispetto alle fonti di luce artificiale. Questo spiega perché i pannelli solari si caricano in modo più efficiente all'aperto in piena luce solare, poiché la luce solare fornisce più fotoni per attivare elettroni nelle celle fotovoltaiche.
Conclusione
Detto questo, crediamo che tutti siano già chiari. Sulla base del principio di lavoro dei pannelli solari, ciò che è necessario è sufficiente e ampiamente distribuito fotoni nello spettro solare per massimizzare la formazione della corrente attraverso l'effetto fotoelettrico. Tuttavia, le attuali fonti di luce artificiale non possono soddisfare i requisiti delle condizioni di luce solare, pertanto è molto difficile utilizzare fonti di luce artificiale per caricare pannelli solari.
