> Uutiset > Yrityksen uutiset

Mitä on fotovotaics?

2022-12-22

Aurinkosähkö on valon suoraa muuntamista sähköksi atomitasolla. Joillakin materiaaleilla on ominaisuus, joka tunnetaan nimellä valosähköinen vaikutus, joka saa ne absorboimaan valon fotoneja ja vapauttamaan elektroneja. Kun nämä vapaat elektronit siepataan, syntyy sähkövirtaa, jota voidaan käyttää sähkönä.

Ranskalainen fyysikko Edmund Bequerel havaitsi valosähköisen vaikutuksen vuonna 1839, ja hän havaitsi, että tietyt materiaalit tuottavat pieniä määriä sähkövirtaa joutuessaan alttiiksi valolle. Vuonna 1905 Albert Einstein kuvaili valon luonnetta ja valosähköistä vaikutusta, johon aurinkosähkötekniikka perustuu, mistä hän myöhemmin voitti fysiikan Nobel-palkinnon. Ensimmäisen aurinkosähkömoduulin rakensi Bell Laboratories vuonna 1954. Se laskutettiin aurinkoparistona ja se oli enimmäkseen vain uteliaisuus, koska se oli liian kallista saada laajaa käyttöä. 1960-luvulla avaruusteollisuus alkoi käyttää tekniikkaa ensimmäistä kertaa vakavasti virran tuottamiseksi avaruusaluksiin. Avaruusohjelmien kautta tekniikka kehittyi, sen luotettavuus vakiintui ja kustannukset alkoivat laskea. 1970-luvun energiakriisin aikana aurinkosähkötekniikka sai tunnustusta muiden kuin avaruussovellusten voimanlähteenä.

Yllä oleva kaavio havainnollistaa perusaurinkosähkökennon, jota kutsutaan myös aurinkokennon, toimintaa. Aurinkokennot valmistetaan samanlaisista puolijohdemateriaaleista, kuten piistä, joita käytetään mikroelektroniikkateollisuudessa. Aurinkokennoissa ohut puolijohdekiekko on erityisesti käsitelty sähkökentän muodostamiseksi, joka on positiivinen toiselta puolelta ja negatiivinen toiselta puolelta. Kun valoenergia osuu aurinkokennoon, elektronit irtoavat puolijohdemateriaalin atomeista. Jos sähköjohtimet on kiinnitetty positiiviselle ja negatiiviselle puolelle muodostaen sähköpiirin, elektronit voidaan siepata sähkövirran - eli sähkön - muodossa. Tätä sähköä voidaan sitten käyttää kuorman, kuten valon tai työkalun, tehostamiseen.

Useita aurinkokennoja, jotka on kytketty sähköisesti toisiinsa ja asennettu tukirakenteeseen tai runkoon, kutsutaan aurinkosähkömoduuliksi. Moduulit on suunniteltu syöttämään sähköä tietyllä jännitteellä, kuten tavallinen 12 voltin järjestelmä. Tuotettu virta riippuu suoraan siitä, kuinka paljon valoa osuu moduuliin.

Nykypäivän yleisimmät aurinkosähkölaitteet käyttävät yhtä risteystä tai rajapintaa sähkökentän luomiseksi puolijohteeseen, kuten aurinkokennoon. Yhden liitoksen PV-kennossa vain fotonit, joiden energia on yhtä suuri tai suurempi kuin kennomateriaalin kaistaväli, voivat vapauttaa elektronin sähköpiiriin. Toisin sanoen yksiliitoskennojen aurinkosähkövaste rajoittuu siihen auringon spektrin osaan, jonka energia on absorboivan materiaalin kaistavälin yläpuolella, ja alhaisemman energian fotoneja ei käytetä.

Yksi tapa kiertää tämä rajoitus on käyttää kahta (tai useampaa) eri kennoa, joissa on useampi kuin yksi kaistaväli ja useampi kuin yksi liitos, jännitteen tuottamiseksi. Näitä kutsutaan "moniliitossoluiksi" (kutsutaan myös "kaskadiksi" tai "tandem"-soluiksi). Moniliitoslaitteet voivat saavuttaa korkeamman kokonaismuunnostehokkuuden, koska ne voivat muuntaa suuremman osan valon energiaspektristä sähköksi.

Kuten alla esitetään, moniliitoslaite on pino yksittäisiä yksiliitossoluja kaistavälin (Eg) alenevassa järjestyksessä. Yläkenno vangitsee korkeaenergiset fotonit ja välittää loput fotonit alemman kaistavälin soluihin absorboitumaan.

Suuri osa tämän päivän moniliitossolujen tutkimuksesta keskittyy galliumarsenidiin yhtenä (tai kaikkina) komponenttisoluista. Tällaiset solut ovat saavuttaneet noin 35 prosentin tehokkuuden tiivistetyssä auringonvalossa. Muita moniliitoslaitteille tutkittuja materiaaleja ovat olleet amorfinen pii ja kupari-indiumdiselenidi.

Esimerkkinä alla oleva moniliitoslaite käyttää gallium-indiumfosfidin yläkennoa, "tunneliliitoskohtaa", auttamaan elektronien virtausta solujen välillä, ja galliumarsenidin pohjakennoa.

Edellinen:Miksi sinun pitäisi valita aurinkosähkö?

Seuraava:Entä toimituskulut?