Күн энергиясын өндүрүү, алдыңкы таза энергия чечими катары, тармактын олуттуу көңүлүн бурду. Эгер сиз кызыкдар болсоңуз, келиңиз, күн батареяларынын түзүлүшүнө жана ага байланыштуу фотоэлектрдик материалдарды карап көрөлү.
Күн энергиясын өндүрүү, көбүнчө күн батареялары деп аталат, күн энергиясын түздөн-түз электр энергиясына айландырат. Күн панелдеринде күндөн чыккан фотондор жарым өткөргүч материалдардын атомдук байланыштарынан электрондорду сүрүп чыгарат. Бул электрондор бир багытта кыймылдоого мажбур болгондо, алар электрондук түзмөктөрдү кубаттандыра турган же электр тармагына бериле турган электр тогун пайда кылышат.
Француз физиги Александр-Эдмон Беккерель 1839-жылы биринчи жолу фотоэлектрдик технологияны теориялаштыргандан бери, күн энергиясын өндүрүү изилдөөнүн негизги темасы болуп келген. Бүгүнкү күндө АКШ, Япония жана Европанын ири изилдөө топтору өздөрүнүн күн системаларын коммерциялаштыруу процессин тездетип жаткандыктан, фотоэлектрдик өнөр жайынын эл аралык рыногу кеңейүүдө.
Фотоэлектрдик модулдар
Фотоэлектрдик системалардагы материалдар ар кандай болгону менен, бардык модулдар алдыңкы жагынан арткы жагына чейин бир нече катмардан турат. Күн нуру алгач коргоочу катмардан (адатта айнектен) өтүп, андан кийин тунук контакттык катмар аркылуу клетканын өзүнө кирет. Модулдун борборунда электр тогун пайда кылуу үчүн фотондорду кармап турган абсорбер материалы жайгашкан. Колдонулган жарым өткөргүч материалдын түрү фотоэлектрдик системанын өзгөчө муктаждыктарына жараша болот.
Абсорбер материалынын астында электр чынжырын толуктаган арткы металл катмары жайгашкан. Металл катмардын астында модулду суу өткөрбөй турган жана изоляциялаган композиттик пленка катмары жайгашкан. Фотоэлектрдик модулдар көбүнчө айнектен, алюминий эритмесинен же пластиктен жасалган кошумча коргоочу катмар менен жабдылган.
Жарым өткөргүч материалдар
Фотоэлектрдик системалардагы жарым өткөргүч материалдар кремний, поликристаллдык жука пленкалар же монокристаллдык жука пленкалар болушу мүмкүн. Кремний материалдарына монокристаллдык кремний, поликристаллдык кремний жана аморфтук кремний кирет. Кадимки түзүлүшү менен монокристаллдык кремний поликристаллдык кремнийге караганда фотоэлектрдик конверсиянын жогорку эффективдүүлүгүнө ээ.
Аморфтук кремнийде кремний атомдору туш келди бөлүштүрүлүп, монокристаллдык кремнийге салыштырмалуу конверсиянын натыйжалуулугу төмөн болот. Бирок, аморфтук кремний көбүрөөк фотондорду кармап кала алат, ал эми аны германий же көмүртек сыяктуу элементтер менен легирлөө бул касиетти күчөтүшү мүмкүн.
Жез индий диселениди (CIS), кадмий теллуриди (CdTe) жана жука пленкалуу кремний кеңири колдонулган поликристаллдык жука пленкалуу материалдар болуп саналат. Галлий арсениди (GaAs) сыяктуу жогорку натыйжалуу материалдар көбүнчө монокристаллдык кремнийдин жука пленкаларын камтыйт. Бул материалдар кристаллдуулук, тилкелүү боштуктун өлчөмү, сиңирүү жөндөмдүүлүгү жана иштетүүнүн жеңилдиги сыяктуу уникалдуу касиеттерге негизделген белгилүү бир фотоэлектрдик колдонмолор үчүн тандалып алынат.
Жарым өткөргүчтөргө таасир этүүчү тышкы факторлор
Кристаллдык түзүлүштөгү атомдук жайгашуу жарым өткөргүч материалдардын кристаллдуулугун аныктайт, бул заряддын ташылышына, токтун тыгыздыгына жана күн батареяларынын энергияны конвертациялоо эффективдүүлүгүнө түздөн-түз таасир этет. Жарым өткөргүч материалдардын тыюу салынган зонасы электрондорду байланышкан абалдан эркин абалга жылдыруу үчүн талап кылынган минималдуу энергияны билдирет (өткөрүү мүмкүнчүлүгүн берет). Мыйзамдалган зона, адатта, Eg деп белгиленет, валенттик зона (төмөнкү энергия) менен өткөргүч зонанын (жогорку энергия) ортосундагы энергия айырмасын сүрөттөйт.
Жутуу коэффициенти белгилүү бир толкун узундугундагы фотондун сиңирилгенге чейинки чөйрөгө канчалык аралыкты кире алаарын сандык жактан аныктайт. Ал клетканын материалы жана сиңирилген фотондун толкун узундугу менен аныкталат.
Ар кандай жарым өткөргүч материалдарды жана түзүлүштөрдү иштетүүнүн баасы жана жеңилдиги көптөгөн факторлорго, анын ичинде колдонулган материалдардын түрү жана масштабына, өндүрүш циклдерине жана чөкмө камерасындагы клетканын миграция мүнөздөмөлөрүнө көз каранды. Ар бир фактор фотоэлектрдик генерациянын белгилүү бир муктаждыктарын канааттандырууда чечүүчү ролду ойнойт.
