Производството на сончева енергија, како водечко решение за чиста енергија, привлече значително внимание од индустријата. Доколку сте заинтересирани, ајде да се нурнеме во структурата на сончевите ќелии и поврзаните фотоволтаични материјали.
Производството на сончева енергија, честопати наречено соларни ќелии, директно ја претвора сончевата светлина во електрична енергија. Во сончевите панели, фотоните од сонцето ги отстрануваат електроните од атомските врски на полупроводничките материјали. Кога овие електрони се принудени да се движат во иста насока, тие генерираат електрична струја што може или да напојува електронски уреди или да се внесе во електричната мрежа.
Откако францускиот физичар Александар-Едмон Бекерел прв ја теоретизирал фотоволтаичната технологија во 1839 година, производството на сончева енергија е клучна тема на истражување. Денес, со големи истражувачки тимови од САД, Јапонија и Европа кои ја забрзуваат комерцијализацијата на нивните соларни системи, меѓународниот пазар за фотоволтаичната индустрија продолжува да се шири.
Фотоволтаични модули
Иако материјалите во фотоволтаичните системи се разликуваат, сите модули се состојат од неколку слоеви од предната страна до задната. Сончевата светлина прво поминува низ заштитен слој (обично стакло), а потоа низ транспарентен контактен слој во самата ќелија. Во центарот на модулот се наоѓа апсорпциониот материјал, кој ги заробува фотоните за да генерира електрична струја. Видот на полупроводнички материјал што се користи зависи од специфичните потреби на фотоволтаичниот систем.
Под апсорпцискиот материјал се наоѓа задниот метален слој, кој го комплетира електричното коло. Под металниот слој се наоѓа композитен филмски слој, кој го водоотпорува и изолира модулот. Фотоволтаичните модули често се опремени со дополнителен заштитен заден слој направен од стакло, алуминиумска легура или пластика.
Полупроводнички материјали
Полупроводничките материјали во фотоволтаичните системи можат да бидат силициум, поликристални тенки филмови или монокристални тенки филмови. Силициумските материјали вклучуваат монокристален силициум, поликристален силициум и аморфен силициум. Монокристалниот силициум, со својата правилна структура, има поголема ефикасност на фотоволтаична конверзија од поликристалниот силициум.
Кај аморфниот силициум, атомите на силициум се случајно распоредени, што резултира со помала ефикасност на конверзија во споредба со монокристалниот силициум. Сепак, аморфниот силициум може да зароби повеќе фотони, а неговото легирање со елементи како што се германиум или јаглерод може да го подобри ова својство.
Бакар индиум диселенид (CIS), кадмиум телурид (CdTe) и тенкослоен силициум се најчесто користени поликристални тенкослојни материјали. Високоефикасните материјали како што е галиум арсенидот (GaAs) често вклучуваат монокристални силициумски тенки филмови. Овие материјали се избираат за специфични фотоволтаични апликации врз основа на уникатни својства како што се кристаличност, големина на енергетскиот јаз, способностите за апсорпција и леснотијата на обработка.
Надворешни фактори што влијаат на полупроводниците
Атомскиот распоред во кристалната структура ја одредува кристалноста на полупроводничките материјали, што директно влијае на транспортот на полнеж, густината на струјата и ефикасноста на конверзија на енергија на сончевите ќелии. Полупроводничкиот јаз се однесува на минималната енергија потребна за движење на електроните од врзана состојба во слободна состојба (овозможувајќи спроводливост). Полупроводничкиот јаз, обично означен како Eg, ја опишува енергетската разлика помеѓу валентниот опсег (ниска енергија) и спроводливиот опсег (висока енергија).
Коефициентот на апсорпција квантифицира растојанието до кое фотон со одредена бранова должина може да продре низ медиумот пред да биде апсорбиран. Тој се одредува според материјалот на клетката и брановата должина на апсорбираниот фотон.
Цената и леснотијата на обработка на разни полупроводнички материјали и уреди зависат од бројни фактори, вклучувајќи го видот и обемот на употребените материјали, производствените циклуси и карактеристиките на миграција на ќелијата во комората за таложење. Секој фактор игра клучна улога во задоволувањето на специфичните потреби за производство на фотоволтаична енергија.
