Sólarorkuframleiðsla, sem leiðandi lausn í hreinni orku, hefur vakið mikla athygli í greininni. Ef þú hefur áhuga, skulum við kafa ofan í uppbyggingu sólarsella og skyldra sólarorkuefna.
Sólarorkuframleiðsla, oft kölluð sólarsellur, breytir sólarljósi beint í rafmagn. Í sólarplötum losa ljóseindir frá sólinni rafeindir úr atómtengjum hálfleiðaraefna. Þegar þessar rafeindir eru þvingaðar til að fara í sömu átt mynda þær rafstraum sem getur annað hvort knúið rafeindabúnað eða verið leiddar inn á rafmagnsnetið.
Frá því að franski eðlisfræðingurinn Alexandre-Edmond Becquerel setti fyrst fram kenningar um sólarorkutækni árið 1839 hefur sólarorkuframleiðsla verið lykilatriði í rannsóknum. Í dag, þar sem stór rannsóknarteymi frá Bandaríkjunum, Japan og Evrópu eru að hraða markaðssetningu sólkerfa sinna, heldur alþjóðlegur markaður fyrir sólarorkuiðnaðinn áfram að stækka.
Ljósvirkjunareiningar
Þó að efnin í sólarorkukerfum séu mismunandi, þá eru allar einingar úr nokkrum lögum frá framhliðinni að aftan. Sólarljós fer fyrst í gegnum verndarlag (venjulega gler) og síðan í gegnum gegnsætt snertilag inn í frumuna sjálfa. Í miðju einingarinnar er gleypiefni sem fangar ljóseindir til að mynda rafstraum. Tegund hálfleiðaraefnisins sem notað er fer eftir sérstökum þörfum sólarorkukerfisins.
Undir gleypiefninu er baklag málmsins sem lýkur rafrásinni. Undir málmlaginu er samsett filmulag sem vatnsheldur og einangrar eininguna. Sólarsellueiningar eru oft búnar viðbótar verndandi baklagi úr gleri, álfelgu eða plasti.
Hálfleiðaraefni
Hálfleiðaraefni í sólarorkukerfum geta verið kísill, fjölkristallaðar þunnfilmur eða einkristallaðar þunnfilmur. Kísillefni eru meðal annars einkristallað kísill, fjölkristallað kísill og ókristallað kísill. Einkristallað kísill, með reglulegri uppbyggingu, hefur meiri skilvirkni sólarorkubreytinga en fjölkristallað kísill.
Í ókristallaðri sílikoni eru kísilatóm dreift af handahófi, sem leiðir til lægri umbreytingarnýtni samanborið við einkristallað kísil. Hins vegar getur ókristallað kísill fangað fleiri ljóseindir og að blanda því við frumefni eins og germaníum eða kolefni getur aukið þennan eiginleika.
Koparindíumdíseleníð (CIS), kadmíumtelluríð (CdTe) og þunnfilmukísill eru algeng fjölkristallað þunnfilmuefni. Hágæða efni eins og gallíumarseníð (GaAs) innihalda oft einkristallaða kísillþunnfilmu. Þessi efni eru valin fyrir sérstök sólarorkuforrit út frá einstökum eiginleikum eins og kristöllun, bandbilsstærð, frásogsgetu og auðveldri vinnslu.
Ytri þættir sem hafa áhrif á hálfleiðara
Röð frumeinda í kristalbyggingu ákvarðar kristöllun hálfleiðaraefna, sem hefur bein áhrif á hleðsluflutning, straumþéttleika og orkunýtni sólarsella. Bandbilið í hálfleiðurum vísar til lágmarksorkunnar sem þarf til að færa rafeindir úr bundnu ástandi í frjálst ástand (sem gerir leiðni mögulega). Bandbilið, yfirleitt táknað sem Eg, lýsir orkumuninum á gildisbandinu (lítil orka) og leiðnibandinu (mikil orka).
Gleypnistuðullinn magngreinir fjarlægðina sem ljóseind af ákveðinni bylgjulengd getur farið í gegnum miðil áður en hún gleypist. Hann er ákvarðaður af efni frumunnar og bylgjulengd gleyptu ljóseindarinnar.
Kostnaður og auðveldleiki við vinnslu ýmissa hálfleiðaraefna og tækja fer eftir fjölmörgum þáttum, þar á meðal gerð og umfangi efnanna sem notuð eru, framleiðsluferlum og flutningseiginleikum frumunnar í útfellingarklefanum. Hver þáttur gegnir lykilhlutverki í að uppfylla sérstakar þarfir fyrir sólarorkuframleiðslu.
