Sólarrafhlöður, einnig þekktar sem „sólarflísar“ eða „ljósfrumur“ og „sólarsellur“, eru ljósrafmagns hálfleiðaraplötur sem nota sólarljós til að framleiða rafmagn beint. Tæki sem breytir sólarljósorku beint í raforku með ljósrafmagnsáhrifum eða ljósefnafræðilegum áhrifum. Í eðlisfræði er það kallað photovoltaic (Photovoltaic, skammstafað sem PV), eða photovoltaic í stuttu máli. Ekki er hægt að nota stakar sólarsellur beint sem aflgjafa. Til að nota sem aflgjafa verða nokkrar stakar sólarsellur að vera tengdar í röð og samhliða og þétt innsiglaðar í íhluti. Virkjunarreglan er einfaldlega sú að sólarplöturnar gleypa sólarljósorku á daginn og breyta henni í raforku og geyma hana í rafhlöðunni og rafhlaðan knýr sólarorkugötuljósið á nóttunni. Svo hvers vegna framleiða sólarplötur rafmagn við sólríkar aðstæður?
Sólarrafhlöður nota almennt tæki sem bregðast við ljósi og geta umbreytt sólarljósorku í rafmagn. Algengasta efnið er kísill, sem er eitt algengasta efni jarðar. Það hefur hálfleiðaraeiginleika, sem leggur grunninn að ljósumbreytingarferli sólarrafhlöðna.
En það fyrsta sem þarf að skilja er að leiðni hreins kísils er mjög léleg og það eru engar rafeindir sem geta hreyft sig frjálslega í kristalbyggingunni. Til að auka leiðni þess er hreinn sílikon venjulega dópaður með snefilóhreinindum til að auka leiðni þess. Samkvæmt þessum eiginleika er hægt að búa til mismunandi leiðandi tæki.
Fyrir sílikonið sem notað er til að búa til sólarplötur úr sólarorkugötuljósi er fosfór eða bór venjulega bætt við. Þegar bór er bætt við myndar kísilkristallinn gat. Vegna þess að upprunalega kísilatómið er umkringt 4 rafeindum og bóratómið er aðeins umkringt 3 rafeindum, myndast einnig göt þegar það er dópað inn í upprunalegu kristalbygginguna. Án rafeinda er þetta gat mjög óstöðugt og gleypir auðveldlega aðrar rafeindir til að mynda P-gerð hálfleiðara.
Þegar fosfóróhreinindi eru dópuð í sílikonkristalla, vegna þess að það eru 5 rafeindir í kringum fosfóratómin, verður auka rafeindin mjög virk og myndar N-gerð hálfleiðara. Það eru mörg göt í P-gerð hálfleiðara og það eru margar virkar frjálsar rafeindir í N-gerð hálfleiðurum. Þegar tveir hafa samband, munu þessar lausu rafeindir finna göt og fylla þau. Snertiflötur þeirra tveggja mun mynda hugsanlegan mun, það er PN-mót. P-gerð hliðin er jákvætt og neikvætt hlaðin og N-gerð hliðin er jákvætt hlaðin.
Þegar ljós er tekið á móti verður orkan sem er í ljósinu flutt til hálfleiðarans. Þessi orka mun losa uppbyggingu rafeindanna og hreyfast frjálslega. Þetta er vegna þess að sólarljósorka mun taka í sundur rafeindir og göt. Undir venjulegum kringumstæðum mun ljóseind með ákveðna orku gefa frá sér rafeind sem fyrir tilviljun myndar laust gat. Ef þetta gerist rétt nálægt snertiflötinum, og þegar innbyggt rafsvið dregur að sér, munu rafeindir streyma inn í n-svæðið og holur flæða inn í P-svæðið og mynda straum frá N-gerðinni til P-svæðisins. gerð svæði. Orkuver rafhlöðunnar er myndað. Rafmagn er myndað af spennu sem er notuð til hleðslu.
Hins vegar skal tekið fram að hálfleiðarar eru ekki góðir rafleiðarar og rafeindir streyma í gegnum PN-mótið og flæða svo í hálfleiðaranum sem mun valda miklu tapi. Þess vegna er efra lagið venjulega húðað með málmi. Hins vegar, ef það er að fullu málað, mun það valda því að sólarljós fer ekki framhjá. Undir venjulegum kringumstæðum er málmrist notað til að hylja PN mótið. Annað sem þarf að hafa í huga er að yfirborð sílikons er mjög endurskin. Ef það er ekki meðhöndlað mun mikið sólarljós endurkastast. Til að leysa þetta vandamál mun framleiðandi sólarorkugötuljósa venjulega bæta við lag af hlífðarfilmu með lágum endurkaststuðli á sólarplötuna. Tapinu sem stafar af endurspeglun verður stjórnað innan 5 prósenta.
