Il-ġenerazzjoni tal-enerġija solari, bħala soluzzjoni ewlenija ta' enerġija nadifa, ġibdet attenzjoni sinifikanti mill-industrija. Jekk inti interessat, ejja nidħlu fl-istruttura taċ-ċelloli solari u l-materjali fotovoltajċi relatati.
Il-ġenerazzjoni tal-enerġija solari, ħafna drabi msejħa ċelloli solari, tikkonverti direttament id-dawl tax-xemx f'elettriku. Fil-pannelli solari, il-fotoni mix-xemx ineħħu l-elettroni mill-bonds atomiċi ta' materjali semikondutturi. Meta dawn l-elettroni jiġu sfurzati jiċċaqalqu fl-istess direzzjoni, jiġġeneraw kurrent elettriku li jista' jew iħaddem apparati elettroniċi jew jiġi mitmugħ fil-grilja elettrika.
Minn meta l-fiżiku Franċiż Alexandre-Edmond Becquerel teorizza għall-ewwel darba t-teknoloġija fotovoltajka fl-1839, il-ġenerazzjoni tal-enerġija solari kienet suġġett ewlieni tar-riċerka. Illum, b'timijiet ta' riċerka ewlenin mill-Istati Uniti, il-Ġappun u l-Ewropa jaċċelleraw il-kummerċjalizzazzjoni tas-sistemi solari tagħhom, is-suq internazzjonali għall-industrija fotovoltajka qed ikompli jespandi.
Moduli Fotovoltajċi
Għalkemm il-materjali fis-sistemi fotovoltajċi jvarjaw, il-moduli kollha jikkonsistu f'diversi saffi min-naħa ta' quddiem għal wara. Id-dawl tax-xemx l-ewwel jgħaddi minn saff protettiv (ġeneralment ħġieġ), imbagħad minn saff ta' kuntatt trasparenti fiċ-ċellula nnifisha. Fiċ-ċentru tal-modulu hemm il-materjal assorbitur, li jaqbad il-fotoni biex jiġġenera kurrent elettriku. It-tip ta' materjal semikonduttur użat jiddependi fuq il-bżonnijiet speċifiċi tas-sistema fotovoltajka.
Taħt il-materjal tal-assorbent hemm is-saff tal-metall ta' wara, li jikkompleta ċ-ċirkwit elettriku. Taħt is-saff tal-metall hemm saff ta' film kompost, li jipproteġi u jiżola l-modulu mill-ilma. Il-moduli fotovoltajċi ħafna drabi jkunu mgħammra b'saff ta' wara protettiv addizzjonali magħmul minn ħġieġ, liga tal-aluminju, jew plastik.
Materjali Semikondutturi
Materjali semikondutturi f'sistemi fotovoltajċi jistgħu jkunu silikon, films irqaq polikristallini, jew films irqaq monokristallini. Materjali tas-silikon jinkludu silikon monokristallin, silikon polikristallin, u silikon amorfu. Is-silikon monokristallin, bl-istruttura regolari tiegħu, għandu effiċjenza ta' konverżjoni fotovoltajka ogħla mis-silikon polikristallin.
Fis-silikon amorfu, l-atomi tas-silikon huma mqassma b'mod każwali, li jirriżulta f'effiċjenza ta' konverżjoni aktar baxxa meta mqabbla mas-silikon monokristallin. Madankollu, is-silikon amorfu jista' jaqbad aktar fotoni, u l-illigar tiegħu ma' elementi bħall-ġermanju jew il-karbonju jista' jtejjeb din il-proprjetà.
Id-diselenidu tar-ram u l-indju (CIS), it-telluridu tal-kadmju (CdTe), u s-silikon b'film irqiq huma materjali ta' film irqiq polikristallini li jintużaw komunement. Materjali ta' effiċjenza għolja bħall-arsenidu tal-gallju (GaAs) spiss jinkorporaw films irqaq tas-silikon monokristallin. Dawn il-materjali jintgħażlu għal applikazzjonijiet fotovoltajċi speċifiċi bbażati fuq proprjetajiet uniċi bħall-kristallinità, id-daqs tal-band gap, il-kapaċitajiet ta' assorbiment, u l-faċilità tal-ipproċessar.
Fatturi Esterni li Jaffettwaw is-Semikondutturi
L-arranġament atomiku fi struttura kristallina jiddetermina l-kristallinità tal-materjali semikondutturi, li taffettwa direttament it-trasport tal-ċarġ, id-densità tal-kurrent, u l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija taċ-ċelloli solari. Il-band gap tal-materjali semikondutturi jirreferi għall-enerġija minima meħtieġa biex l-elettroni jiċċaqalqu minn stat marbut għal stat ħieles (li jippermetti l-konduzzjoni). Il-band gap, tipikament imsejjaħ bħala Eg, jiddeskrivi d-differenza fl-enerġija bejn il-medda ta' valenza (enerġija baxxa) u l-medda ta' konduzzjoni (enerġija għolja).
Il-koeffiċjent tal-assorbiment jikkwantifika d-distanza li foton ta' wavelength partikolari jista' jippenetra f'mezz qabel ma jiġi assorbit. Dan huwa determinat mill-materjal taċ-ċellula u t-wavelength tal-foton assorbit.
L-ispiża u l-faċilità tal-ipproċessar ta' diversi materjali u apparati semikondutturi jiddependu minn bosta fatturi, inkluż it-tip u l-iskala tal-materjali użati, iċ-ċikli tal-produzzjoni, u l-karatteristiċi tal-migrazzjoni taċ-ċellula fil-kamra tad-depożizzjoni. Kull fattur għandu rwol kruċjali biex jintlaħqu l-ħtiġijiet speċifiċi tal-ġenerazzjoni fotovoltajka.
