Quyosh energiyasini ishlab chiqarish, yetakchi toza energiya yechimi sifatida, sanoatning katta e'tiborini tortdi. Agar qiziqsangiz, keling, quyosh batareyalari va unga tegishli fotovoltaik materiallarning tuzilishiga chuqurroq nazar tashlaylik.
Quyosh energiyasini ishlab chiqarish, ko'pincha quyosh batareyalari deb ataladi, quyosh energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantiradi. Quyosh panellarida quyoshdan chiqadigan fotonlar yarimo'tkazgich materiallarining atom bog'lanishlaridan elektronlarni chiqarib yuboradi. Bu elektronlar bir yo'nalishda harakatlanishga majbur bo'lganda, ular elektron qurilmalarni quvvatlantirishi yoki elektr tarmog'iga ulanishi mumkin bo'lgan elektr tokini hosil qiladi.
Fransuz fizigi Aleksandr-Edmond Bekkerel 1839-yilda birinchi marta fotovoltaik texnologiyani nazariyalashtirganidan beri, quyosh energiyasini ishlab chiqarish tadqiqotning asosiy mavzusi bo'lib kelgan. Bugungi kunda AQSh, Yaponiya va Yevropaning yirik tadqiqot guruhlari o'zlarining quyosh tizimlarini tijoratlashtirishni tezlashtirayotgan bir paytda, fotovoltaik sanoatining xalqaro bozori kengayishda davom etmoqda.
Fotovoltaik modullar
Fotovoltaik tizimlardagi materiallar har xil bo'lsa-da, barcha modullar old tomondan orqa tomongacha bir nechta qatlamlardan iborat. Quyosh nuri avval himoya qatlamidan (odatda shisha), keyin shaffof kontakt qatlami orqali hujayraning o'ziga o'tadi. Modulning markazida elektr tokini hosil qilish uchun fotonlarni ushlaydigan absorber materiali joylashgan. Amaldagi yarimo'tkazgich materialining turi fotovoltaik tizimning o'ziga xos ehtiyojlariga bog'liq.
Yutgich materiali ostida elektr zanjirini to'ldiruvchi orqa metall qatlam joylashgan. Metall qatlam ostida modulni suv o'tkazmaydigan va izolyatsiya qiluvchi kompozit plyonka qatlami joylashgan. Fotovoltaik modullar ko'pincha shisha, alyuminiy qotishmasi yoki plastmassadan tayyorlangan qo'shimcha himoya qatlami bilan jihozlangan.
Yarimo'tkazgich materiallari
Fotovoltaik tizimlardagi yarimo'tkazgichli materiallar kremniy, polikristalli yupqa plyonkalar yoki monokristalli yupqa plyonkalar bo'lishi mumkin. Kremniy materiallariga monokristalli kremniy, polikristalli kremniy va amorf kremniy kiradi. Muntazam tuzilishga ega bo'lgan monokristalli kremniy polikristalli kremniyga qaraganda yuqori fotovoltaik konvertatsiya samaradorligiga ega.
Amorf kremniyda kremniy atomlari tasodifiy taqsimlangan bo'lib, monokristalli kremniyga nisbatan konversiya samaradorligining pasayishiga olib keladi. Biroq, amorf kremniy ko'proq fotonlarni ushlashi mumkin va uni germaniy yoki uglerod kabi elementlar bilan qotishma qilish bu xususiyatni kuchaytirishi mumkin.
Mis indiy diselenidi (CIS), kadmiy tellurid (CdTe) va yupqa plyonkali kremniy keng tarqalgan polikristalli yupqa plyonkali materiallardir. Galliy arsenid (GaAs) kabi yuqori samarali materiallar ko'pincha monokristalli kremniy yupqa plyonkalarini o'z ichiga oladi. Ushbu materiallar kristallik, tasma oralig'i kattaligi, yutilish qobiliyati va qayta ishlash qulayligi kabi noyob xususiyatlarga asoslanib, maxsus fotovoltaik qo'llanmalar uchun tanlanadi.
Yarimo'tkazgichlarga ta'sir qiluvchi tashqi omillar
Kristall strukturasidagi atom joylashuvi yarimo'tkazgich materiallarning kristalligini belgilaydi, bu esa quyosh batareyalarining zaryad tashish, tok zichligi va energiya konvertatsiya qilish samaradorligiga bevosita ta'sir qiladi. Yarimo'tkazgich materiallarining tasma oralig'i elektronlarni bog'langan holatdan erkin holatga o'tkazish uchun zarur bo'lgan minimal energiyani anglatadi (o'tkazuvchanlikni ta'minlaydi). Odatda Eg deb ataladigan tasma oralig'i valentlik zonasi (past energiya) va o'tkazuvchanlik zonasi (yuqori energiya) o'rtasidagi energiya farqini tavsiflaydi.
Yutish koeffitsienti ma'lum bir to'lqin uzunligidagi fotonning yutilishiga qadar muhitga kira oladigan masofani aniqlaydi. U hujayraning materiali va yutilgan fotonning to'lqin uzunligi bilan belgilanadi.
Turli yarimo'tkazgich materiallari va qurilmalarini qayta ishlashning narxi va qulayligi ko'plab omillarga, jumladan, ishlatiladigan materiallarning turi va ko'lami, ishlab chiqarish sikllari va cho'ktirish kamerasidagi elementning migratsiya xususiyatlariga bog'liq. Har bir omil fotovoltaik ishlab chiqarishning o'ziga xos ehtiyojlarini qondirishda hal qiluvchi rol o'ynaydi.
