Sonkragopwekking, as 'n toonaangewende skoon energie-oplossing, het aansienlike aandag van die bedryf getrek. As jy belangstel, kom ons delf in die struktuur van sonselle en die verwante fotovoltaïese materiale.
Sonkragopwekking, dikwels na verwys as sonselle, skakel sonlig direk om in elektrisiteit. In sonpanele los fotone van die son elektrone uit die atoombindings van halfgeleiermateriale. Wanneer hierdie elektrone gedwing word om in dieselfde rigting te beweeg, genereer hulle 'n elektriese stroom wat óf elektroniese toestelle kan aandryf óf in die elektrisiteitsnetwerk gevoer kan word.
Sedert die Franse fisikus Alexandre-Edmond Becquerel in 1839 die eerste keer oor fotovoltaïese tegnologie geteoretiseer het, is sonkragopwekking 'n sleutelonderwerp van navorsing. Vandag, met groot navorsingspanne van die VSA, Japan en Europa wat die kommersialisering van hul sonkragstelsels versnel, bly die internasionale mark vir die fotovoltaïese industrie uitbrei.
Fotovoltaïese modules
Alhoewel die materiale in fotovoltaïese stelsels verskil, bestaan alle modules uit verskeie lae van die voorkant na die agterkant. Sonlig beweeg eers deur 'n beskermende laag (gewoonlik glas), dan deur 'n deursigtige kontaklaag in die sel self. In die middel van die module is die absorberende materiaal, wat fotone vasvang om elektriese stroom op te wek. Die tipe halfgeleiermateriaal wat gebruik word, hang af van die spesifieke behoeftes van die fotovoltaïese stelsel.
Onder die absorberende materiaal is die agterste metaallaag, wat die elektriese stroombaan voltooi. Onder die metaallaag is 'n saamgestelde filmlaag, wat die module waterdig maak en isoleer. Fotovoltaïese modules word dikwels toegerus met 'n bykomende beskermende ruglaag gemaak van glas, aluminiumlegering of plastiek.
Halfgeleiermateriale
Halfgeleiermateriale in fotovoltaïese stelsels kan silikon, polikristallyne dun films of monokristallyne dun films wees. Silikonmateriale sluit in monokristallyne silikon, polikristallyne silikon en amorfe silikon. Monokristallyne silikon, met sy gereelde struktuur, het 'n hoër fotovoltaïese omskakelingsdoeltreffendheid as polikristallyne silikon.
In amorfe silikon is silikonatome willekeurig versprei, wat lei tot laer omskakelingsdoeltreffendheid in vergelyking met monokristallyne silikon. Amorfe silikon kan egter meer fotone vasvang, en die legering daarvan met elemente soos germanium of koolstof kan hierdie eienskap verbeter.
Koperindiumdiselenied (CIS), kadmiumtelluried (CdTe) en dunfilmsilikon is algemeen gebruikte polikristallyne dunfilmmateriale. Hoëdoeltreffendheidsmateriale soos galliumarsenied (GaAs) bevat dikwels monokristallyne silikon-dunfilms. Hierdie materiale word gekies vir spesifieke fotovoltaïese toepassings gebaseer op unieke eienskappe soos kristalliniteit, bandgapinggrootte, absorpsievermoëns en gemak van verwerking.
Eksterne faktore wat halfgeleiers beïnvloed
Die atoomrangskikking in 'n kristalstruktuur bepaal die kristalliniteit van halfgeleiermateriale, wat 'n direkte impak het op die ladingstransport, stroomdigtheid en energie-omskakelingsdoeltreffendheid van sonselle. Die bandgaping van halfgeleiermateriale verwys na die minimum energie wat benodig word om elektrone van 'n gebonde toestand na 'n vrye toestand te skuif (wat geleiding moontlik maak). Die bandgaping, tipies aangedui as Eg, beskryf die energieverskil tussen die valensband (lae energie) en die geleidingsband (hoë energie).
Die absorpsiekoëffisiënt kwantifiseer die afstand wat 'n foton van 'n spesifieke golflengte 'n medium kan binnedring voordat dit geabsorbeer word. Dit word bepaal deur die materiaal van die sel en die golflengte van die geabsorbeerde foton.
Die koste en gemak van die verwerking van verskeie halfgeleiermateriale en -toestelle hang af van talle faktore, insluitend die tipe en skaal van die materiale wat gebruik word, produksiesiklusse en die migrasie-eienskappe van die sel in die afsettingskamer. Elke faktor speel 'n deurslaggewende rol om aan spesifieke fotovoltaïese opwekkingsbehoeftes te voldoen.
