Нарны эрчим хүч үйлдвэрлэх нь цэвэр эрчим хүчний тэргүүлэх шийдэл болохын хувьд салбарынхны анхаарлыг ихээхэн татсан. Хэрэв та сонирхож байвал нарны зай болон холбогдох фотоэлектрик материалын бүтэцтэй танилцъя.
Нарны эрчим хүчний үйлдвэрлэл буюу ихэвчлэн нарны зай гэгддэг нь нарны гэрлийг шууд цахилгаан болгон хувиргадаг. Нарны хавтангуудад нарны фотонууд хагас дамжуулагч материалын атомын холбооноос электронуудыг салгадаг. Эдгээр электронууд нэг чиглэлд хөдлөхөд тэд электрон төхөөрөмжийг тэжээх эсвэл цахилгаан сүлжээнд нийлүүлэх боломжтой цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.
Францын физикч Александр-Эдмонд Беккерел 1839 онд анх фотоволтайк технологийг оношилсноос хойш нарны эрчим хүч үйлдвэрлэх нь судалгааны гол сэдэв байсаар ирсэн. Өнөөдөр АНУ, Япон, Европын томоохон судалгааны багууд нарны системийн арилжааны үйл ажиллагаагаа хурдасгаж байгаатай холбогдуулан фотоволтайкийн салбарын олон улсын зах зээл өргөжин тэлсээр байна.
Фотоволтайк модулиуд
Фотоволтайк системийн материалууд харилцан адилгүй байдаг ч бүх модулиуд нь урд талаасаа ар тал хүртэл хэд хэдэн давхаргаас бүрдэнэ. Нарны гэрэл эхлээд хамгаалалтын давхаргаар (ихэвчлэн шилээр), дараа нь тунгалаг контакт давхаргаар дамжин эс рүү ордог. Модулийн төв хэсэгт фотонуудыг барьж цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг шингээгч материал байрладаг. Ашигласан хагас дамжуулагч материалын төрөл нь фотоволтайк системийн тодорхой хэрэгцээнээс хамаарна.
Шингээгч материалын доор цахилгаан хэлхээг гүйцээдэг арын металл давхарга байдаг. Металл давхаргын доор модулийг ус нэвтэрдэггүй, дулаалдаг нийлмэл хальсан давхарга байдаг. Фотоволтайк модулиуд нь ихэвчлэн шил, хөнгөн цагаан хайлш эсвэл хуванцараар хийсэн нэмэлт хамгаалалтын давхаргаар тоноглогдсон байдаг.
Хагас дамжуулагч материалууд
Фотоволтайк систем дэх хагас дамжуулагч материалууд нь цахиур, поликристалл нимгэн хальс эсвэл монокристалл нимгэн хальс байж болно. Цахиурын материалд монокристалл цахиур, поликристалл цахиур, аморф цахиур орно. Ердийн бүтэцтэй монокристалл цахиур нь поликристалл цахиураас илүү өндөр фотоволтайк хувиргах үр ашигтай байдаг.
Аморф цахиурт цахиурын атомууд санамсаргүй байдлаар тархсан байдаг нь монокристалл цахиуртай харьцуулахад хувиргалтын үр ашгийг бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч аморф цахиур нь илүү олон фотон барьж чаддаг бөгөөд германий эсвэл нүүрстөрөгч зэрэг элементүүдээр хайлуулах нь энэ шинж чанарыг сайжруулж чадна.
Зэсийн индий диселенид (CIS), кадмийн теллурид (CdTe) болон нимгэн хальсан цахиур нь түгээмэл хэрэглэгддэг поликристалл нимгэн хальсан материал юм. Галлийн арсенид (GaAs) зэрэг өндөр үр ашигтай материалууд нь ихэвчлэн монокристалл цахиурын нимгэн хальсыг агуулдаг. Эдгээр материалыг талст чанар, зурвасын зайны хэмжээ, шингээлтийн чадвар, боловсруулалтын хялбар байдал зэрэг өвөрмөц шинж чанарууд дээр үндэслэн тодорхой фотоволтайк хэрэглээнд зориулж сонгодог.
Хагас дамжуулагчид нөлөөлөх гадаад хүчин зүйлс
Кристал бүтэц дэх атомын зохион байгуулалт нь хагас дамжуулагч материалын талст чанарыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь нарны зайн цэнэгийн тээвэрлэлт, гүйдлийн нягтрал, энерги хувиргалтын үр ашигт шууд нөлөөлдөг. Хагас дамжуулагч материалын зурвасын зай гэдэг нь электроныг холбогдсон төлөвөөс чөлөөт төлөв рүү (цахилгаан дамжуулах боломжийг олгодог) шилжүүлэхэд шаардагдах хамгийн бага энергийг хэлнэ. Зурвасын зайг ихэвчлэн Eg гэж тэмдэглэдэг бөгөөд валентийн зурвас (бага энерги) ба дамжуулах зурвас (өндөр энерги) хоорондох энергийн зөрүүг тодорхойлдог.
Шингээлтийн коэффициент нь тодорхой долгионы урттай фотон шингээхээсээ өмнө орчинд нэвтрэх зайг хэмждэг. Үүнийг эсийн материал болон шингээгдсэн фотоны долгионы уртаар тодорхойлдог.
Төрөл бүрийн хагас дамжуулагч материал, төхөөрөмжийг боловсруулах өртөг болон хялбар байдал нь ашигласан материалын төрөл, цар хүрээ, үйлдвэрлэлийн мөчлөг, тунадасжуулалтын камер дахь эсийн шилжилтийн шинж чанар зэрэг олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Хүчин зүйл бүр нь фотоволтайкийн үйлдвэрлэлийн тодорхой хэрэгцээг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
