Sunenergiogenerado, kiel ĉefa puraenergia solvo, altiris signifan atenton de la industrio. Se vi interesiĝas, ni plonĝu en la strukturon de sunĉeloj kaj la rilatajn fotovoltaecajn materialojn.
Sunenergiogenerado, ofte nomata sunĉeloj, rekte konvertas sunlumon en elektron. En sunpaneloj, fotonoj de la suno forigas elektronojn de la atomaj ligoj de duonkonduktaĵaj materialoj. Kiam ĉi tiuj elektronoj estas devigitaj moviĝi en la sama direkto, ili generas elektran kurenton, kiu povas aŭ funkciigi elektronikajn aparatojn aŭ esti enmetita en la elektran reton.
De kiam la franca fizikisto Alexandre-Edmond Becquerel unue teoriigis pri fotovoltaika teknologio en 1839, sunenergioproduktado estis ŝlosila temo de esplorado. Hodiaŭ, kun gravaj esplorteamoj el Usono, Japanio kaj Eŭropo akcelantaj la komercigon de siaj sunsistemoj, la internacia merkato por la fotovoltaika industrio daŭre kreskas.
Fotovoltaecaj Moduloj
Kvankam la materialoj en fotovoltaikaj sistemoj varias, ĉiuj moduloj konsistas el pluraj tavoloj de la antaŭa flanko al la malantaŭo. Sunlumo unue pasas tra protekta tavolo (kutime vitro), poste tra travidebla kontaktotavolo en la ĉelon mem. En la centro de la modulo estas la absorba materialo, kiu kaptas fotonojn por generi elektran kurenton. La tipo de duonkondukta materialo uzata dependas de la specifaj bezonoj de la fotovoltaika sistemo.
Sub la absorba materialo estas la malantaŭa metala tavolo, kiu kompletigas la elektran cirkviton. Sub la metala tavolo estas kompozita filmtavolo, kiu akvorezistas kaj izolas la modulon. Fotovoltaikaj moduloj ofte estas ekipitaj per aldona protekta malantaŭa tavolo farita el vitro, aluminia alojo aŭ plasto.
Duonkonduktaĵaj Materialoj
Duonkonduktaĵaj materialoj en fotovoltaikaj sistemoj povas esti silicio, polikristalaj maldikaj filmoj, aŭ monokristalaj maldikaj filmoj. Siliciaj materialoj inkluzivas monokristalan silicion, polikristalan silicion, kaj amorfan silicion. Monokristala silicio, kun sia regula strukturo, havas pli altan fotovoltaikan konvertan efikecon ol polikristala silicio.
En amorfa silicio, siliciaj atomoj estas hazarde distribuitaj, rezultante en pli malalta konverta efikeco kompare kun monokristala silicio. Tamen, amorfa silicio povas kapti pli da fotonoj, kaj alojado de ĝi kun elementoj kiel germaniumo aŭ karbono povas plibonigi ĉi tiun econ.
Kupro-india diselenido (CIS), kadmia telurido (CdTe), kaj maldikfilma silicio estas ofte uzataj polikristalaj maldikfilmaj materialoj. Alt-efikecaj materialoj kiel galiuma arsenido (GaAs) ofte enhavas maldikajn filmojn el monokristalaj silicio. Ĉi tiuj materialoj estas elektitaj por specifaj fotovoltaikaj aplikoj surbaze de unikaj ecoj kiel kristalineco, bendbreĉa grandeco, sorbaj kapabloj kaj facileco de prilaborado.
Eksteraj Faktoroj Afektantaj Duonkonduktaĵojn
La atom-aranĝo en kristala strukturo determinas la kristalecon de duonkonduktaĵaj materialoj, kio rekte influas la ŝargo-transporton, kurentdensecon kaj energi-konvertan efikecon de sunĉeloj. La bendbreĉo de duonkonduktaĵaj materialoj rilatas al la minimuma energio bezonata por movi elektronojn de ligita stato al libera stato (permesante konduktadon). La bendbreĉo, tipe nomata Eg, priskribas la energian diferencon inter la valenta bendo (malalta energio) kaj la kondukta bendo (alta energio).
La sorba koeficiento kvantigas la distancon, kiun fotono de specifa ondolongo povas penetri medion antaŭ ol esti absorbita. Ĝi estas determinita de la materialo de la ĉelo kaj la ondolongo de la absorbita fotono.
La kosto kaj facileco de prilaborado de diversaj duonkonduktaĵaj materialoj kaj aparatoj dependas de multaj faktoroj, inkluzive de la tipo kaj skalo de uzataj materialoj, produktadcikloj, kaj la migradaj karakterizaĵoj de la ĉelo en la depozicia ĉambro. Ĉiu faktoro ludas gravan rolon en plenumado de specifaj bezonoj pri fotovoltaeca generado.
