Penjanaan kuasa solar, sebagai penyelesaian tenaga bersih yang terkemuka, telah mendapat perhatian yang ketara daripada industri. Jika anda berminat, mari kita selami struktur sel solar dan bahan fotovoltaik yang berkaitan.
Penjanaan kuasa solar, yang sering dirujuk sebagai sel solar, secara langsung menukarkan cahaya matahari kepada elektrik. Dalam panel solar, foton daripada matahari menyingkirkan elektron daripada ikatan atom bahan semikonduktor. Apabila elektron ini terpaksa bergerak ke arah yang sama, ia menghasilkan arus elektrik yang boleh sama ada menggerakkan peranti elektronik atau dimasukkan ke dalam grid elektrik.
Sejak ahli fizik Perancis Alexandre-Edmond Becquerel pertama kali berteori tentang teknologi fotovoltaik pada tahun 1839, penjanaan kuasa solar telah menjadi topik utama penyelidikan. Hari ini, dengan pasukan penyelidikan utama dari AS, Jepun dan Eropah mempercepatkan pengkomersialan sistem solar mereka, pasaran antarabangsa untuk industri fotovoltaik terus berkembang.
Modul Fotovoltaik
Walaupun bahan dalam sistem fotovoltaik berbeza-beza, semua modul terdiri daripada beberapa lapisan dari bahagian hadapan hingga ke belakang. Cahaya matahari pertama kali melalui lapisan pelindung (biasanya kaca), kemudian melalui lapisan sentuhan lutsinar ke dalam sel itu sendiri. Di tengah modul ialah bahan penyerap, yang menangkap foton untuk menjana arus elektrik. Jenis bahan semikonduktor yang digunakan bergantung pada keperluan khusus sistem fotovoltaik.
Di bawah bahan penyerap ialah lapisan logam belakang, yang melengkapkan litar elektrik. Di bawah lapisan logam ialah lapisan filem komposit, yang kalis air dan menebat modul. Modul fotovoltaik selalunya dilengkapi dengan lapisan sokongan pelindung tambahan yang diperbuat daripada kaca, aloi aluminium atau plastik.
Bahan Semikonduktor
Bahan semikonduktor dalam sistem fotovoltaik boleh terdiri daripada silikon, filem nipis polikristalin atau filem nipis monokristalin. Bahan silikon termasuk silikon monokristalin, silikon polikristalin dan silikon amorfus. Silikon monokristalin, dengan strukturnya yang sekata, mempunyai kecekapan penukaran fotovoltaik yang lebih tinggi daripada silikon polikristalin.
Dalam silikon amorfus, atom silikon diagihkan secara rawak, menghasilkan kecekapan penukaran yang lebih rendah berbanding silikon monokristalin. Walau bagaimanapun, silikon amorfus boleh menangkap lebih banyak foton, dan mengaloikannya dengan unsur seperti germanium atau karbon boleh meningkatkan sifat ini.
Kuprum indium diselenida (CIS), kadmium tellurida (CdTe) dan silikon filem nipis merupakan bahan filem nipis polikristalin yang biasa digunakan. Bahan berkecekapan tinggi seperti galium arsenida (GaAs) selalunya menggabungkan filem nipis silikon monokristalin. Bahan-bahan ini dipilih untuk aplikasi fotovoltaik tertentu berdasarkan sifat unik seperti kehabluran, saiz jurang jalur, keupayaan penyerapan dan kemudahan pemprosesan.
Faktor Luaran yang Mempengaruhi Semikonduktor
Susunan atom dalam struktur kristal menentukan kekristalan bahan semikonduktor, yang secara langsung memberi kesan kepada pengangkutan cas, ketumpatan arus dan kecekapan penukaran tenaga sel suria. Jurang jalur bahan semikonduktor merujuk kepada tenaga minimum yang diperlukan untuk menggerakkan elektron daripada keadaan terikat kepada keadaan bebas (yang membolehkan pengaliran). Jurang jalur, biasanya dilambangkan sebagai Eg, menggambarkan perbezaan tenaga antara jalur valens (tenaga rendah) dan jalur pengaliran (tenaga tinggi).
Pekali penyerapan mengukur jarak foton bagi panjang gelombang tertentu boleh menembusi medium sebelum diserap. Ia ditentukan oleh bahan sel dan panjang gelombang foton yang diserap.
Kos dan kemudahan pemprosesan pelbagai bahan dan peranti semikonduktor bergantung kepada pelbagai faktor, termasuk jenis dan skala bahan yang digunakan, kitaran pengeluaran dan ciri-ciri migrasi sel dalam ruang pemendapan. Setiap faktor memainkan peranan penting dalam memenuhi keperluan penjanaan fotovoltaik tertentu.
