D'Generatioun vu Solarenergie, als féierend Léisung fir propper Energie, huet vill Opmierksamkeet vun der Industrie op sech gezunn. Wann Dir interesséiert sidd, loosst eis eis mat der Struktur vu Solarzellen an de verwandte photovoltaesche Materialien beschäftegen.
Solarenergieproduktioun, dacks als Solarzellen bezeechent, konvertéiert direkt Sonneliicht an Elektrizitéit. A Solarpanneauen trennen Photonen vun der Sonn Elektronen aus den atomare Bindungen vun Hallefleedermaterialien. Wann dës Elektronen gezwonge sinn, sech an déiselwecht Richtung ze beweegen, generéiere si en elektresche Stroum, deen entweder elektronesch Apparater mat Stroum versuerge kann oder an d'Stroumnetz gespeist ka ginn.
Zënter datt de franséische Physiker Alexandre-Edmond Becquerel am Joer 1839 d'photovoltaesch Technologie als éischt theoretiséiert huet, ass d'Solarenergieproduktioun e wichtegt Fuerschungsthema. Hautdesdaags, wou grouss Fuerschungsteams aus den USA, Japan an Europa d'Kommerzialiséierung vun hire Solaranlagen beschleunegen, wiisst den internationale Maart fir d'Photovoltaikindustrie weider.
Photovoltaesch Moduler
Och wann d'Materialien a Photovoltaikanlagen ënnerschiddlech sinn, bestinn all Moduler aus verschiddene Schichten, vun der viischter Säit bis hin zur Récksäit. D'Sonneliicht geet als éischt duerch eng Schutzschicht (normalerweis Glas), dann duerch eng transparent Kontaktschicht an d'Zell selwer. An der Mëtt vum Modul ass den Absorbermaterial, deen Photonen opfängt fir elektresche Stroum ze generéieren. D'Aart vum benotzte Hallefleedermaterial hänkt vun de spezifesche Bedierfnesser vum Photovoltaikanlag of.
Ënnert dem Absorbermaterial ass d'Réckschicht aus Metall, déi den elektresche Circuit ofschléisst. Ënnert der Metallschicht ass eng Kompositfolie, déi de Modul waasserdicht an isoléiert. Photovoltaikmoduler sinn dacks mat enger zousätzlecher Schutzréckschicht aus Glas, Aluminiumlegierung oder Plastik ausgestatt.
Hallefleitermaterialien
Hallefleitermaterialien a photovoltaesche Systemer kënne Silizium, polykristallin Dënnschichten oder monokristallin Dënnschichten sinn. Siliziummaterialien enthalen monokristallin Silizium, polykristallin Silizium an amorph Silizium. Monokristallin Silizium, mat senger regulärer Struktur, huet eng méi héich photovoltaesch Konversiounseffizienz wéi polykristallin Silizium.
An amorphem Silizium sinn d'Siliziumatome zoufälleg verdeelt, wat zu enger méi niddreger Konversiounseffizienz am Verglach mat monokristallinem Silizium féiert. Amorph Silizium kann awer méi Photonen opfänken, an d'Legierung mat Elementer wéi Germanium oder Kuelestoff kann dës Eegeschaft verbesseren.
Kupferindiumdiselenid (CIS), Cadmiumtellurid (CdTe) a Dënnschichtsilizium si wäit verbreet polykristallin Dënnschichtmaterialien. Héicheffizient Materialien wéi Galliumarsenid (GaAs) enthalen dacks monokristallin Siliziumdënnschichten. Dës Materialien gi fir spezifesch photovoltaesch Uwendungen op Basis vun eenzegaartegen Eegeschafte wéi Kristallinitéit, Bandlückgréisst, Absorptiounskapazitéiten a Veraarbechtungsliichtegkeet ausgewielt.
Extern Faktoren, déi Hallefleiter beaflossen
D'Atomarrangement an enger Kristallstruktur bestëmmt d'Kristallinitéit vu Hallefleedermaterialien, wat en direkten Afloss op den Ladungstransport, d'Stroumdicht an d'Energiekonversiounseffizienz vu Solarzellen huet. D'Bandlück vu Hallefleedermaterialien bezitt sech op déi minimal Energie, déi néideg ass, fir Elektronen vun engem gebonnenen Zoustand an e fräien Zoustand ze beweegen (wouduerch d'Leedung méiglech ass). D'Bandlück, typescherweis als Eg bezeechent, beschreift den Energieënnerscheed tëscht dem Valenzband (niddreg Energie) an dem Leedungsband (héich Energie).
Den Absorptiounskoeffizient quantifizéiert d'Distanz, déi e Photon vun enger bestëmmter Wellelängt duerch e Medium andrénge kann, ier en absorbéiert gëtt. E gëtt vum Material vun der Zell an der Wellelängt vum absorbéierte Photon bestëmmt.
D'Käschten an d'Liichtegkeet vun der Veraarbechtung vu verschiddene Hallefleitmaterialien an -bauelementer hänken vun enger Rei vu Faktoren of, dorënner d'Aart a Gréisst vun de benotzte Materialien, d'Produktiounszyklen an d'Migratiounseigenschaften vun der Zell an der Oflagerungskammer. Jiddwer Faktor spillt eng entscheedend Roll fir spezifesch Bedierfnesser am Beräich vun der photovoltaescher Generatioun ze erfëllen.
