Hogyan működik a napelem?

Hasonlattal élnék, hátha így megérted.

Veszel egy átlátszó műanyag csövet, öntesz bele vizet, meg egy csepp ételfestéket, óvatosan összezárod, hogy ne tudjon kifolyni belőle a víz, de tudjon keringeni. Elkezded melegíteni egy pontján(egy függőleges oldalán). Azt tapasztalod, hogy a víz elkezd keringeni(a festékcseppen látod).

Itt is "hasonló" jelenség játszódik le, csak nem a hőhatás mozgatja a napelemben lévő elektronokat, hanem a fény mozgatja őket(az most mindegy, hogy a hősugárzás is elektromágnes sugárzás) a napelemben rendezetten mozgó elektronok elkezdik "tolni" a többi szabad elektront a vezetékben és létrejön az egyenáram.

Ez egy nagyon durva hasonlat, csak abban segít, hogy laikusként megértsd, nagyon ne reklámozd ezt a hasonlatot, mert több sebből vérzik, de arra bőven elég, hogy megértsd a napelem működését

Vegyünk egy nagyon egyszerű napelemet. Két rétege van. Az egyiket süti a nap. Mint tudjuk, az anyagokban elektronok vannak, amik (ha az anyag vezeti az áramot) könnyen elmozdulnak. Tegyük fel, hogy a két réteg között az áram nagyon nehezen tud folyni.

Ekkor jön a napfény, ami süti az egyik lapot. A benne lévő elektronok pedig akkora energiát nyernek, hogy át tudnak ugrani a másik lapra... de vissza már nem.

Tehát az egyik lapon emiatt több lesz az elektron, a másikon meg kevesebb, viszont a kettő nem tud kiegyenlítődni, mert nem folyhat közöttük áram.

De ha összekötöd őket egy vezetékkel, akkor a plusz elektronoknak már van egy "hídjuk", amin vissza tudnak kerülni, és megindul az áram. A vezeték pedig létrehozta (zárta) az áramkört.

A logikája ez lenne. Valójában pedig úgynevezett p-n átmeneteket használnak, amik nagyjából megfelelnek a két összetett lapnak (igazából két apró darab szennyezett fémkristály). Egyik irányban jól vezetik az áramot, ellenkező irányban pedig nem, ezért ha kilöksz egy elektront az egyik oldalról, vissza már nem tud menni.