Mae cynhyrchu pŵer solar, fel ateb ynni glân blaenllaw, wedi denu sylw sylweddol gan y diwydiant. Os oes gennych ddiddordeb, gadewch i ni blymio i mewn i strwythur celloedd solar a'r deunyddiau ffotofoltäig cysylltiedig.
Mae cynhyrchu pŵer solar, a elwir yn aml yn gelloedd solar, yn trosi golau haul yn drydan yn uniongyrchol. Mewn paneli solar, mae ffotonau o'r haul yn dadleoli electronau o fondiau atomig deunyddiau lled-ddargludyddion. Pan orfodir yr electronau hyn i symud i'r un cyfeiriad, maent yn cynhyrchu cerrynt trydan a all naill ai bweru dyfeisiau electronig neu gael eu bwydo i'r grid trydanol.
Ers i'r ffisegydd Ffrengig Alexandre-Edmond Becquerel ddamcaniaethu technoleg ffotofoltäig gyntaf ym 1839, mae cynhyrchu pŵer solar wedi bod yn bwnc ymchwil allweddol. Heddiw, gyda thimau ymchwil mawr o'r Unol Daleithiau, Japan ac Ewrop yn cyflymu masnacheiddio eu systemau solar, mae'r farchnad ryngwladol ar gyfer y diwydiant ffotofoltäig yn parhau i ehangu.
Modiwlau Ffotofoltäig
Er bod y deunyddiau mewn systemau ffotofoltäig yn amrywio, mae pob modiwl yn cynnwys sawl haen o'r ochr sy'n wynebu'r blaen i'r cefn. Mae golau'r haul yn mynd trwy haen amddiffynnol (gwydr fel arfer), yna trwy haen gyswllt dryloyw i'r gell ei hun. Yng nghanol y modiwl mae'r deunydd amsugnol, sy'n dal ffotonau i gynhyrchu cerrynt trydanol. Mae'r math o ddeunydd lled-ddargludyddion a ddefnyddir yn dibynnu ar anghenion penodol y system ffotofoltäig.
O dan y deunydd amsugno mae'r haen fetel gefn, sy'n cwblhau'r gylched drydanol. O dan yr haen fetel mae haen ffilm gyfansawdd, sy'n gwrth-ddŵr ac yn inswleiddio'r modiwl. Yn aml, mae modiwlau ffotofoltäig wedi'u cyfarparu â haen gefn amddiffynnol ychwanegol wedi'i gwneud o wydr, aloi alwminiwm, neu blastig.
Deunyddiau Lled-ddargludyddion
Gall deunyddiau lled-ddargludyddion mewn systemau ffotofoltäig fod yn silicon, ffilmiau tenau polygrisialog, neu ffilmiau tenau monogrisialog. Mae deunyddiau silicon yn cynnwys silicon monogrisialog, silicon polygrisialog, a silicon amorffaidd. Mae gan silicon monogrisialog, gyda'i strwythur rheolaidd, effeithlonrwydd trosi ffotofoltäig uwch na silicon polygrisialog.
Mewn silicon amorffaidd, mae atomau silicon wedi'u dosbarthu ar hap, gan arwain at effeithlonrwydd trosi is o'i gymharu â silicon monogrisialog. Fodd bynnag, gall silicon amorffaidd ddal mwy o ffotonau, a gall ei aloi ag elfennau fel germaniwm neu garbon wella'r priodwedd hon.
Mae diselenid copr indiwm (CIS), telwrid cadmiwm (CdTe), a silicon ffilm denau yn ddeunyddiau ffilm denau polygrisialog a ddefnyddir yn gyffredin. Mae deunyddiau effeithlonrwydd uchel fel arsenid galliwm (GaAs) yn aml yn ymgorffori ffilmiau tenau silicon monogrisialog. Dewisir y deunyddiau hyn ar gyfer cymwysiadau ffotofoltäig penodol yn seiliedig ar briodweddau unigryw fel crisialedd, maint y bylchau band, galluoedd amsugno, a rhwyddineb prosesu.
Ffactorau Allanol sy'n Effeithio ar Led-ddargludyddion
Mae'r trefniant atomig mewn strwythur crisial yn pennu crisialedd deunyddiau lled-ddargludyddion, sy'n effeithio'n uniongyrchol ar gludo gwefr, dwysedd cerrynt, ac effeithlonrwydd trosi ynni celloedd solar. Mae bwlch band deunyddiau lled-ddargludyddion yn cyfeirio at yr ynni lleiaf sydd ei angen i symud electronau o gyflwr rhwym i gyflwr rhydd (gan ganiatáu ar gyfer dargludiad). Mae'r bwlch band, a ddynodir fel arfer fel Eg, yn disgrifio'r gwahaniaeth ynni rhwng y band falens (ynni isel) a'r band dargludiad (ynni uchel).
Mae'r cyfernod amsugno yn mesur y pellter y gall ffoton o donfedd benodol dreiddio cyfrwng cyn cael ei amsugno. Fe'i pennir gan ddeunydd y gell a thonfedd y ffoton sy'n cael ei amsugno.
Mae cost a rhwyddineb prosesu amrywiol ddeunyddiau a dyfeisiau lled-ddargludyddion yn dibynnu ar nifer o ffactorau, gan gynnwys math a graddfa'r deunyddiau a ddefnyddir, cylchoedd cynhyrchu, a nodweddion mudo'r gell yn y siambr dyddodiad. Mae pob ffactor yn chwarae rhan hanfodol wrth ddiwallu anghenion cynhyrchu ffotofoltäig penodol.
