მზის პანელის ნაწილი, რომელიც შთანთქავს სინათლეს

Photovoltaic მზის პანელი შედგება ათობით ინდივიდუალური უჯრედისგან, რომლებიც სადენითაა გაყვანილი და გამოყოფის ტოლია პანელის ყველა უჯრედის ტოლი. თითოეულ უჯრედში აქტიური მასალაა სილიციუმი, იგივე ელემენტი, რომლისგანაც მზადდება მყარი სახელმწიფო ელექტრონიკა. სილიციუმს აქვს ფოტოელექტრული თვისებები, ქმნის ენერგიას, როდესაც მას ანათებთ.

ელემენტების სპეციალური ჯგუფი, რომელსაც ეწოდება მეტალოიდები, იკავებს რეგიონს პერიოდულ სისტემაში არსებულ მეტალებსა და არამეტალებს შორის; მეტალოიდებს აქვთ ლითონებისა და ზოგიერთ არამეტალთა თვისებები. მაგალითად, მეტალიიდები შეიძლება იყოს მყიფე, როგორც არამეტალები, მაგრამ ელექტროენერგიას ატარებენ, როგორც ლითონები. მეტალოიდური ელემენტების ორი ძირითადი მაგალითია სილიციუმი და გერმანიუმი. ორიდან სილიციუმს უფრო მეტი გამოყენება აქვს ელექტრონიკაში, რადგან გერმანიუმს აქვს პრობლემები თბილ გარემოში, ვიდრე ოთახის ტემპერატურაზე.

პროცესი, რომელსაც დოპინგს უწოდებენ, მინარევების მცირე რაოდენობას აურიებს სილიციუმში და ცვლის მის ელექტრონულ თვისებებს. მაგალითად, როდესაც სილიციუმი ბორის დოპინგით ხდება, მას აქვს დადებითი ელექტრული მუხტების ჭარბი რაოდენობა. დარიშხანით დოპინგი, სილიციუმის მუხტი ხდება უარყოფითი. მზის ელემენტი არის სილიციუმის ორი ფენის სენდვიჩი, ერთი დადებითი და მეორე უარყოფითი. ორივე მხარე ბატარეის პოზიტიური და უარყოფითი ტერმინალების როლს ასრულებს.

როგორც მზის უჯრედის ზედაპირზე სინათლე მოდის, ენერგია ელექტრონებს მოძრაობს სილიციუმში. ჩართულია წრეზე, მზის უჯრედი ხდება ელექტრული დენის წყარო. მიუხედავად იმისა, რომ ერთი უჯრედის მიერ მოწოდებული დენი მცირეა - რამდენიმე მილიამპის შეკვეთით - მზის პანელში განლაგებული მრავალი უჯრედის დენი უზრუნველყოფს რამდენიმე ამპერტულ დინებას.

სრულ სიბნელეში, მზის უჯრედი დინებას არ წარმოქმნის. სინათლის რაოდენობის ზრდასთან ერთად იზრდება უჯრედის გამომუშავებაც. უჯრედის მაქსიმალური დენა შეზღუდულია, თუმცა; ნებისმიერი დამატებითი სინათლე მაქსიმალური სიკაშკაშის მიღმა არ წარმოქმნის ელექტროენერგიის გაზრდას. სიკაშკაშის გარდა, ინციდენტის სინათლის ტალღის სიგრძეც მნიშვნელოვანია. ტიპიური სილიციუმის მზის ელემენტი რეაგირებს მზის სინათლის სპექტრის ხილულ და ინფრაწითელ ნაწილთა უმეტეს ნაწილზე, მაგრამ ზოგიერთი ტალღის სიგრძე ყვითელ და წითელ რეგიონებში ცუდად შეიწოვება. ინფრაწითელი ზოგიერთი და გრძელი ტალღის სიგრძე გადის მზის უჯრედში და არ წარმოქმნის ელექტროენერგიას.