Els panells solars, també coneguts com a "xips solars" o "fotocel·les" i "cèl·lules solars", són làmines semiconductores fotoelèctriques que utilitzen llum solar per generar electricitat directament. Dispositiu que converteix directament l'energia solar de la llum en energia elèctrica a través de l'efecte fotoelèctric o efecte fotoquímic. En física, s'anomena fotovoltaica (fotovoltaica, abreujada com a fotovoltaica), o fotovoltaica per abreujar. Les cèl·lules solars individuals no es poden utilitzar directament com a fonts d'energia. Per utilitzar-les com a font d'energia, diverses cèl·lules solars individuals han d'estar connectades en sèrie i paral·leles i estretament segellades en components. El seu principi de funcionament és simplement que els panells solars absorbeixen l'energia de la llum solar durant el dia i la converteixen en energia elèctrica i l'emmagatzemen a la bateria, i la bateria alimenta la llum del carrer d'energia solar a la nit. Llavors, per què els panells solars produeixen electricitat en condicions de sol?
Els panells solars generalment utilitzen dispositius que responen a la llum i poden convertir l'energia de la llum solar en electricitat. El material més comú és el silici, que és un dels materials més abundants a la terra. Té característiques semiconductores, que estableixen les bases per al procés de conversió fotoelèctrica dels panells solars.
Però el primer que cal entendre és que la conductivitat del silici pur és molt pobra, i no hi ha electrons que es puguin moure lliurement en l'estructura cristal·lina. Per millorar la seva conductivitat, el silici pur sol dopat amb traces impureses per millorar la seva conductivitat. Segons aquesta característica, es poden fer diferents dispositius conductors.
Per al silici utilitzat per fer panells solars d'energia solar llum de carrer, s'afegeix fòsfor o bor. Quan s'afegeix bor, el cristall de silici formarà un forat. Com que l'àtom de silici original està envoltat per 4 electrons, i l'àtom de bor està envoltat per només 3 electrons, també es generaran forats quan es dopat en l'estructura cristal·lina original. Sense electrons, aquest forat és molt inestable i absorbeix fàcilment altres electrons per formar un semiconductor de tipus P.
Quan les impureses de fòsfor es dopen en cristalls de silici, perquè hi ha 5 electrons al voltant dels àtoms de fòsfor, l'electró addicional serà molt actiu, formant un semiconductor de tipus N. Hi ha molts forats en semiconductors de tipus P, i hi ha molts electrons lliures actius en semiconductors de tipus N. Quan els dos contactes, aquests electrons lliures trobaran forats i els ompliran. La superfície de contacte entre els dos formarà una diferència de potencial, és a dir, una unió PN. El costat de tipus P es carrega positivament i negativament, i el costat de tipus N es carrega positivament.
Quan es rep la llum, l'energia continguda en la llum es transferirà al semiconductor. Aquesta energia afluixarà l'estructura dels electrons i es mourà lliurement. Això es deu al fet que l'energia de la llum solar desmuntarà electrons i forats. En circumstàncies normals, un fotó amb una certa energia alliberarà un electró, que simplement forma un forat lliure. Si això passa just a prop de la superfície de contacte, i quan se sent atret pel camp elèctric incorporat, els electrons fluiran cap a la zona n, i els forats fluiran a la zona P, formant un corrent des de la zona de tipus N fins a la zona de tipus P. Es forma la central elèctrica de la bateria. L'electricitat està formada per voltatge, que s'utilitza per a la càrrega.
No obstant això, cal assenyalar que els semiconductors no són bons conductors de l'electricitat, i els electrons flueixen a través de la unió P-N i després flueixen en el semiconductor, el que causarà molta pèrdua. Per tant, la capa superior sol estar recoberta de metall. No obstant això, si està completament pintat, farà que la llum del sol no passi. En circumstàncies normals, s'utilitza una quadrícula metàl·lica per cobrir la unió P-N. Una altra cosa a tenir en compte és que la superfície del silici és altament reflectant. Si no es tracta, es reflectirà una gran quantitat de llum solar. Per solucionar aquest problema, el fabricant de llum de carrer d'energia solar sol afegir una capa de pel·lícula protectora de baix coeficient de reflexió al panell solar. La pèrdua causada per la reflexió es controlarà dins del 5%.
