Günəş enerjisi istehsalı, aparıcı təmiz enerji həlli kimi, sənayedə əhəmiyyətli diqqət çəkib. Əgər maraqlanırsınızsa, gəlin günəş batareyalarının və əlaqəli fotovoltaik materialların quruluşuna nəzər salaq.
Günəş enerjisi istehsalı, tez-tez günəş batareyaları kimi adlandırılır, günəş enerjisini birbaşa elektrik enerjisinə çevirir. Günəş panellərində günəşdən gələn fotonlar yarımkeçirici materialların atom rabitələrindən elektronları sıxışdırır. Bu elektronlar eyni istiqamətdə hərəkət etməyə məcbur edildikdə, ya elektron cihazları işə sala, ya da elektrik şəbəkəsinə ötürülə bilən elektrik cərəyanı yaradırlar.
Fransız fiziki Aleksandr-Edmond Bekkerel 1839-cu ildə ilk dəfə fotovoltaik texnologiya nəzəriyyəsini irəli sürdüyündən bəri, günəş enerjisi istehsalı tədqiqatın əsas mövzusu olmuşdur. Bu gün ABŞ, Yaponiya və Avropadan olan böyük tədqiqat qrupları günəş sistemlərinin kommersiyalaşdırılmasını sürətləndirdiyindən, fotovoltaik sənayesi üçün beynəlxalq bazar genişlənməyə davam edir.
Fotovoltaik Modullar
Fotovoltaik sistemlərdəki materiallar fərqli olsa da, bütün modullar ön tərəfdən arxaya doğru bir neçə təbəqədən ibarətdir. Günəş işığı əvvəlcə qoruyucu təbəqədən (adətən şüşə), sonra şəffaf təmas təbəqəsindən keçərək elementin özünə keçir. Modulun mərkəzində elektrik cərəyanı yaratmaq üçün fotonları tutan absorber material yerləşir. İstifadə olunan yarımkeçirici materialın növü fotovoltaik sistemin spesifik ehtiyaclarından asılıdır.
Absorber materialının altında elektrik dövrəsini tamamlayan arxa metal təbəqə yerləşir. Metal təbəqənin altında modulu suya davamlı və izolyasiya edən kompozit film təbəqəsi yerləşir. Fotovoltaik modullar tez-tez şüşə, alüminium ərintisindən və ya plastikdən hazırlanmış əlavə qoruyucu arxa təbəqə ilə təchiz olunur.
Yarımkeçirici Materiallar
Fotovoltaik sistemlərdə yarımkeçirici materiallar silikon, polikristal nazik təbəqələr və ya monokristal nazik təbəqələr ola bilər. Silikon materiallarına monokristal silikon, polikristal silikon və amorf silikon daxildir. Müntəzəm quruluşa malik monokristal silikon, polikristal silikondan daha yüksək fotovoltaik çevrilmə səmərəliliyinə malikdir.
Amorf silikonda silikon atomları təsadüfi şəkildə paylanır və bu da monokristal silikonla müqayisədə daha aşağı çevrilmə səmərəliliyinə səbəb olur. Lakin, amorf silikon daha çox foton tuta bilər və onu germanium və ya karbon kimi elementlərlə əritmək bu xüsusiyyəti artıra bilər.
Mis indium diselenid (CIS), kadmium tellurid (CdTe) və nazik təbəqəli silikon geniş istifadə olunan polikristal nazik təbəqəli materiallardır. Qallium arsenid (GaAs) kimi yüksək səmərəli materiallar tez-tez monokristal silikon nazik təbəqələrini ehtiva edir. Bu materiallar kristallik, zolaq boşluğunun ölçüsü, udma qabiliyyəti və emalın asanlığı kimi unikal xüsusiyyətlərə əsasən xüsusi fotovoltaik tətbiqlər üçün seçilir.
Yarımkeçiricilərə Təsir Edən Xarici Faktorlar
Kristal strukturundakı atom düzülüşü yarımkeçirici materialların kristallığını müəyyən edir ki, bu da günəş batareyalarının yük daşınmasına, cərəyan sıxlığına və enerji çevrilmə səmərəliliyinə birbaşa təsir göstərir. Yarımkeçirici materialların zolaq boşluğu elektronları bağlı vəziyyətdən sərbəst vəziyyətə keçirmək üçün tələb olunan minimum enerjini ifadə edir (keçiriciliyə imkan verir). Adətən Eg ilə işarələnən zolaq boşluğu valentlik zolağı (aşağı enerji) ilə keçiricilik zolağı (yüksək enerji) arasındakı enerji fərqini təsvir edir.
Absorbsiya əmsalı, müəyyən bir dalğa uzunluğunda olan fotonun udulmazdan əvvəl bir mühiti keçə biləcəyi məsafəni kəmiyyətcə ifadə edir. Bu, hüceyrənin materialı və udulmuş fotonun dalğa uzunluğu ilə müəyyən edilir.
Müxtəlif yarımkeçirici materialların və cihazların emalının dəyəri və asanlığı istifadə olunan materialların növü və miqyası, istehsal dövrləri və çökmə kamerasındakı elementin miqrasiya xüsusiyyətləri daxil olmaqla bir çox amillərdən asılıdır. Hər bir amil xüsusi fotovoltaik generasiya ehtiyaclarının ödənilməsində mühüm rol oynayır.
