Prodhimi i energjisë diellore, si një zgjidhje kryesore për energji të pastër, ka tërhequr vëmendje të konsiderueshme nga industria. Nëse jeni të interesuar, le të zhytemi në strukturën e qelizave diellore dhe materialeve fotovoltaike përkatëse.
Gjenerimi i energjisë diellore, që shpesh quhet qeliza diellore, e shndërron drejtpërdrejt dritën e diellit në energji elektrike. Në panelet diellore, fotonet nga dielli shkëputin elektronet nga lidhjet atomike të materialeve gjysmëpërçuese. Kur këto elektrone detyrohen të lëvizin në të njëjtin drejtim, ato gjenerojnë një rrymë elektrike që mund të furnizojë me energji pajisjet elektronike ose të ushqehet në rrjetin elektrik.
Që kur fizikani francez Alexandre-Edmond Becquerel teorizoi për herë të parë teknologjinë fotovoltaike në vitin 1839, gjenerimi i energjisë diellore ka qenë një temë kyçe kërkimore. Sot, me ekipe të mëdha kërkimore nga SHBA-ja, Japonia dhe Evropa që përshpejtojnë komercializimin e sistemeve të tyre diellore, tregu ndërkombëtar për industrinë fotovoltaike vazhdon të zgjerohet.
Modulet fotovoltaike
Edhe pse materialet në sistemet fotovoltaike ndryshojnë, të gjitha modulet përbëhen nga disa shtresa nga ana e përparme deri në pjesën e prapme. Rrezet e diellit kalojnë së pari nëpër një shtresë mbrojtëse (zakonisht qelqi), pastaj nëpër një shtresë kontakti transparente në vetë qelizën. Në qendër të modulit është materiali thithës, i cili kap fotonet për të gjeneruar rrymë elektrike. Lloji i materialit gjysmëpërçues të përdorur varet nga nevojat specifike të sistemit fotovoltaik.
Poshtë materialit thithës është shtresa metalike e pasme, e cila plotëson qarkun elektrik. Poshtë shtresës metalike është një shtresë filmi kompozit, e cila e bën modulin të papërshkueshëm nga uji dhe izolues. Modulet fotovoltaike shpesh janë të pajisura me një shtresë mbrojtëse shtesë të bërë nga qelqi, aliazh alumini ose plastika.
Materiale gjysmëpërçuese
Materialet gjysmëpërçuese në sistemet fotovoltaike mund të jenë silici, filma të hollë polikristalin ose filma të hollë monokristalin. Materialet e silicit përfshijnë silicin monokristalin, silicin polikristalin dhe silicin amorf. Silici monokristalin, me strukturën e tij të rregullt, ka një efikasitet më të lartë të konvertimit fotovoltaik sesa silici polikristalin.
Në silicin amorf, atomet e silicit shpërndahen rastësisht, duke rezultuar në një efikasitet më të ulët të konvertimit krahasuar me silicin monokristalin. Megjithatë, silici amorf mund të kapë më shumë fotone, dhe aliazhimi i tij me elementë të tillë si germaniumi ose karboni mund ta përmirësojë këtë veti.
Diselenidi i bakrit dhe indiumit (CIS), telluridi i kadmiumit (CdTe) dhe silici me film të hollë janë materiale polikristaline me film të hollë që përdoren zakonisht. Materialet me efikasitet të lartë, siç është arsenuri i galiumit (GaAs), shpesh përfshijnë filma të hollë silici monokristalin. Këto materiale zgjidhen për aplikime specifike fotovoltaike bazuar në veti unike, të tilla si kristaliniteti, madhësia e boshllëkut të brezit, aftësitë e thithjes dhe lehtësia e përpunimit.
Faktorët e Jashtëm që Ndikojnë në Gjysmëpërçues
Rregullimi atomik në një strukturë kristalore përcakton kristalinitetin e materialeve gjysmëpërçuese, gjë që ndikon drejtpërdrejt në transportin e ngarkesës, dendësinë e rrymës dhe efikasitetin e shndërrimit të energjisë të qelizave diellore. Hapësira e brezit të materialeve gjysmëpërçuese i referohet energjisë minimale të kërkuar për të lëvizur elektronet nga një gjendje e lidhur në një gjendje të lirë (duke lejuar përçueshmërinë). Hapësira e brezit, e shënuar zakonisht si Eg, përshkruan ndryshimin e energjisë midis brezit të valencës (energji e ulët) dhe brezit të përçueshmërisë (energji e lartë).
Koeficienti i absorbimit përcakton distancën që një foton me një gjatësi vale të caktuar mund të depërtojë në një medium përpara se të absorbohet. Ai përcaktohet nga materiali i qelizës dhe gjatësia e valës së fotonit të absorbuar.
Kostoja dhe lehtësia e përpunimit të materialeve dhe pajisjeve të ndryshme gjysmëpërçuese varen nga faktorë të shumtë, duke përfshirë llojin dhe shkallën e materialeve të përdorura, ciklet e prodhimit dhe karakteristikat e migrimit të qelizës në dhomën e depozitimit. Secili faktor luan një rol vendimtar në përmbushjen e nevojave specifike të gjenerimit fotovoltaik.
