Кояш энергиясе җитештерү, алдынгы чиста энергия чишелеше буларак, тармакта зур игътибар җәлеп итте. Әгәр дә сез кызыксынсагыз, әйдәгез, кояш батареялары һәм аңа бәйле фотоэлектрик материаллар структурасы белән танышыйк.
Кояш энергиясен җитештерү, еш кына кояш батареялары дип атала, кояш нурларын турыдан-туры электр энергиясенә әйләндерә. Кояш панельләрендә кояш фотоннары ярымүткәргеч материалларның атом бәйләнешләреннән электроннарны куып чыгара. Бу электроннар бер үк юнәлештә хәрәкәт итәргә мәҗбүр булганда, алар электрон җайланмаларны эшләтеп җибәрә яки электр челтәренә кертә ала торган электр тогы барлыкка китерә.
Француз физигы Александр-Эдмон Беккерель 1839 елда беренче тапкыр фотоэлектрик технология теориясен тәкъдим иткәннән бирле, кояш энергиясен җитештерү тикшеренүләрнең төп темасы булып тора. Бүгенге көндә АКШ, Япония һәм Европадан зур тикшеренү төркемнәре үзләренең кояш системаларын коммерцияләштерүне тизләткәнлектән, фотоэлектрик сәнәгать өчен халыкара базар киңәюен дәвам итә.
Фотоэлектрик модульләр
Фотоэлектрик системалардагы материаллар төрле булса да, барлык модульләр дә алгы яктан арткы якка кадәр берничә катламнан тора. Кояш нуры башта саклагыч катлам (гадәттә пыяла) аша үтә, аннары үтә күренмәле контакт катламы аша күзәнәкнең үзенә керә. Модульнең үзәгендә фотоннарны тотып, электр тогы барлыкка китерә торган абсорбер материалы урнашкан. Кулланылган ярымүткәргеч материал төре фотоэлектрик системаның конкрет ихтыяҗларына бәйле.
Абсорбер материалы астында электр чылбырын тулыландыра торган арткы металл катлам урнашкан. Металл катлам астында модульне су үткәрми торган һәм изоляцияли торган композит пленка катламы урнашкан. Фотоэлектрик модульләр еш кына пыяла, алюминий эретмәсе яки пластиктан ясалган өстәмә саклагыч катлам белән җиһазландырылган.
Ярымүткәргеч материаллар
Фотоэлектрик системалардагы ярымүткәргеч материаллар кремний, поликристалл юка пленкалар яки монокристалл юка пленкалар булырга мөмкин. Кремний материалларына монокристалл кремний, поликристалл кремний һәм аморф кремний керә. Үзенең даими структурасы белән монокристалл кремний поликристалл кремнийга караганда югарырак фотоэлектрик үзгәртү нәтиҗәлелегенә ия.
Аморф кремнийда кремний атомнары очраклы рәвештә таралган, бу монокристалл кремний белән чагыштырганда конверсия нәтиҗәлелегенең түбәнрәк булуына китерә. Ләкин аморф кремний күбрәк фотоннарны тота ала, һәм аны германий яки углерод кебек элементлар белән кушу бу үзлекне көчәйтә ала.
Бакыр индий диселениды (CIS), кадмий теллуриды (CdTe) һәм юка пленкалы кремний - еш кулланыла торган поликристалл юка пленкалы материаллар. Галлий арсениды (GaAs) кебек югары нәтиҗәле материаллар еш кына монокристалл кремний юка пленкаларын үз эченә ала. Бу материаллар кристалллык, зона аралыгы зурлыгы, сеңдерү сәләте һәм эшкәртү җиңеллеге кебек уникаль үзлекләргә нигезләнеп, фотоэлектрик кушымталар өчен сайлана.
Ярымүткәргечләргә тәэсир итүче тышкы факторлар
Кристалл структурасындагы атом урнашуы ярымүткәргеч материалларның кристалллыгын билгели, бу турыдан-туры заряд ташуга, ток тыгызлыгына һәм кояш батареяларының энергияне үзгәртү нәтиҗәлелегенә тәэсир итә. Ярымүткәргеч материалларның зона аралыгы электроннарны бәйләнгән халәттән ирекле халәткә күчерү өчен кирәкле минималь энергияне аңлата (үткәрүчәнлекне тәэмин итә). Зона аралыгы, гадәттә Eg дип билгеләнә, валентлык зонасы (түбән энергия) һәм үткәрүчәнлек зонасы (югары энергия) арасындагы энергия аермасын сурәтли.
Абсорбция коэффициенты билгеле бер дулкын озынлыгындагы фотонның абсорбцияләнгәнче мохиткә үтеп керә алу арасын күрсәтә. Ул күзәнәкнең материалы һәм абсорбцияләнгән фотонның дулкын озынлыгы белән билгеләнә.
Төрле ярымүткәргеч материалларны һәм җайланмаларны эшкәртү бәясе һәм җиңеллеге күп факторларга бәйле, шул исәптән кулланылган материалларның төре һәм масштабы, җитештерү цикллары һәм утырту камерасындагы күзәнәкнең миграция үзенчәлекләре. Һәр фактор фотоэлектрик генерациянең конкрет ихтыяҗларын канәгатьләндерүдә мөһим роль уйный.
