Ang solar power generation, bilang nangungunang solusyon sa malinis na enerhiya, ay nakakuha ng malaking atensyon mula sa industriya. Kung interesado ka, ating suriin ang istruktura ng mga solar cell at ang mga kaugnay na photovoltaic na materyales.
Ang solar power generation, na kadalasang tinutukoy bilang solar cells, ay direktang nagko-convert ng sikat ng araw sa kuryente. Sa mga solar panel, ang mga photon mula sa araw ay nagtatanggal ng mga electron mula sa mga atomic bond ng mga materyales na semiconductor. Kapag ang mga electron na ito ay napipilitang gumalaw sa parehong direksyon, bumubuo ang mga ito ng electric current na maaaring magpagana ng mga elektronikong aparato o maipasok sa electrical grid.
Simula nang unang i-teorya ng Pranses na pisiko na si Alexandre-Edmond Becquerel ang teknolohiyang photovoltaic noong 1839, ang pagbuo ng solar power ay naging isang mahalagang paksa ng pananaliksik. Sa kasalukuyan, dahil sa mga pangunahing pangkat ng pananaliksik mula sa US, Japan, at Europa na nagpapabilis sa komersiyalisasyon ng kanilang mga solar system, patuloy na lumalawak ang pandaigdigang merkado para sa industriya ng photovoltaic.
Mga Module ng Photovoltaic
Bagama't iba-iba ang mga materyales sa mga photovoltaic system, lahat ng module ay binubuo ng ilang mga layer mula sa harapang bahagi hanggang sa likuran. Ang sikat ng araw ay unang dumadaan sa isang protective layer (karaniwan ay salamin), pagkatapos ay sa pamamagitan ng isang transparent contact layer papunta sa mismong cell. Sa gitna ng module ay ang absorber material, na kumukuha ng mga photon upang makabuo ng electrical current. Ang uri ng semiconductor material na ginagamit ay depende sa mga partikular na pangangailangan ng photovoltaic system.
Sa ilalim ng materyal na sumisipsip ay ang patong na metal sa likod, na siyang kumukumpleto sa electrical circuit. Sa ilalim ng patong na metal ay isang composite film layer, na hindi tinatablan ng tubig at pinoprotektahan ang module. Ang mga photovoltaic module ay kadalasang nilagyan ng karagdagang proteksiyon na patong na gawa sa salamin, aluminum alloy, o plastik.
Mga Materyales ng Semikonduktor
Ang mga materyales na semiconductor sa mga photovoltaic system ay maaaring silicon, polycrystalline thin films, o monocrystalline thin films. Kabilang sa mga materyales na silicone ang monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, at amorphous silicon. Ang monocrystalline silicon, dahil sa regular nitong istraktura, ay may mas mataas na photovoltaic conversion efficiency kaysa sa polycrystalline silicon.
Sa amorphous silicon, ang mga atomo ng silicon ay random na ipinamamahagi, na nagreresulta sa mas mababang conversion efficiency kumpara sa monocrystalline silicon. Gayunpaman, ang amorphous silicon ay maaaring makakuha ng mas maraming photon, at ang paghahalo nito sa mga elemento tulad ng germanium o carbon ay maaaring mapahusay ang katangiang ito.
Ang copper indium diselenide (CIS), cadmium telluride (CdTe), at thin-film silicon ay karaniwang ginagamit na polycrystalline thin-film na materyales. Ang mga high-efficiency na materyales tulad ng gallium arsenide (GaAs) ay kadalasang may monocrystalline silicon thin films. Ang mga materyales na ito ay pinipili para sa mga partikular na aplikasyon ng photovoltaic batay sa mga natatanging katangian tulad ng crystallinity, laki ng band gap, kakayahan sa pagsipsip, at kadalian ng pagproseso.
Mga Panlabas na Salik na Nakakaapekto sa mga Semiconductor
Ang atomikong pagkakaayos sa isang istrukturang kristal ang tumutukoy sa kristalinidad ng mga materyales na semiconductor, na direktang nakakaapekto sa charge transport, current density, at energy conversion efficiency ng mga solar cell. Ang band gap ng mga materyales na semiconductor ay tumutukoy sa pinakamababang enerhiyang kinakailangan upang ilipat ang mga electron mula sa isang bound state patungo sa isang free state (na nagpapahintulot sa conduction). Ang band gap, na karaniwang tinutukoy bilang Eg, ay naglalarawan sa pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng valence band (mababang enerhiya) at conduction band (mataas na enerhiya).
Ang koepisyent ng pagsipsip ay sumusukat sa distansya na maaaring makapasok ang isang photon ng isang partikular na wavelength sa isang medium bago ito masipsip. Ito ay natutukoy ng materyal ng selula at ng wavelength ng nasipsip na photon.
Ang gastos at kadalian ng pagproseso ng iba't ibang materyales at aparato ng semiconductor ay nakasalalay sa maraming salik, kabilang ang uri at laki ng mga materyales na ginamit, mga siklo ng produksyon, at mga katangian ng paglipat ng cell sa deposition chamber. Ang bawat salik ay gumaganap ng mahalagang papel sa pagtugon sa mga partikular na pangangailangan sa photovoltaic generation.
