> Nuus > Maatskappy Nuus

Wat is fotovotaïek?

2022-12-22

Fotovoltaïese is die direkte omskakeling van lig in elektrisiteit op atoomvlak. Sommige materiale vertoon 'n eienskap bekend as die foto-elektriese effek wat veroorsaak dat hulle fotone van lig absorbeer en elektrone vrystel. Wanneer hierdie vrye elektrone vasgevang word, ontstaan 'n elektriese stroom wat as elektrisiteit gebruik kan word.

Die foto-elektriese effek is die eerste keer opgemerk deur 'n Franse fisikus, Edmund Bequerel, in 1839, wat gevind het dat sekere materiale klein hoeveelhede elektriese stroom sou produseer wanneer dit aan lig blootgestel word. In 1905 het Albert Einstein die aard van lig en die foto-elektriese effek waarop fotovoltaïese tegnologie gebaseer is beskryf, waarvoor hy later 'n Nobelprys in fisika gewen het. Die eerste fotovoltaïese module is in 1954 deur Bell Laboratories gebou. Dit is as 'n sonkragbattery gefaktureer en was meestal net 'n nuuskierigheid aangesien dit te duur was om wydverspreid te gebruik. In die 1960's het die ruimtebedryf die eerste ernstige gebruik van die tegnologie begin maak om krag aan boord van ruimtetuie te verskaf. Deur die ruimteprogramme het die tegnologie gevorder, die betroubaarheid daarvan is vasgestel en die koste het begin daal. Tydens die energiekrisis in die 1970's het fotovoltaïese tegnologie erkenning gekry as 'n bron van krag vir nie-ruimtetoepassings.

Die diagram hierbo illustreer die werking van 'n basiese fotovoltaïese sel, ook genoem 'n sonsel. Sonselle word gemaak van dieselfde soort halfgeleiermateriale, soos silikon, wat in die mikro-elektroniese industrie gebruik word. Vir sonselle word 'n dun halfgeleierwafer spesiaal behandel om 'n elektriese veld te vorm, positief aan die een kant en negatief aan die ander kant. Wanneer ligenergie die sonsel tref, word elektrone van die atome in die halfgeleiermateriaal losgeslaan. As elektriese geleiers aan die positiewe en negatiewe kante geheg word, wat 'n elektriese stroombaan vorm, kan die elektrone in die vorm van 'n elektriese stroom vasgevang word -- dit wil sê elektrisiteit. Hierdie elektrisiteit kan dan gebruik word om 'n vrag, soos 'n lig of 'n gereedskap, aan te dryf.

'n Aantal sonselle wat elektries aan mekaar gekoppel is en in 'n steunstruktuur of raam gemonteer is, word 'n fotovoltaïese module genoem. Modules is ontwerp om elektrisiteit teen 'n sekere spanning te voorsien, soos 'n gewone 12 volt-stelsel. Die stroom wat geproduseer word, is direk afhanklik van hoeveel lig die module tref.

Vandag se mees algemene FV-toestelle gebruik 'n enkele aansluiting, of koppelvlak, om 'n elektriese veld binne 'n halfgeleier soos 'n FV-sel te skep. In 'n enkelaansluiting FV-sel kan slegs fotone wie se energie gelyk is aan of groter is as die bandgaping van die selmateriaal 'n elektron vir 'n elektriese stroombaan bevry. Met ander woorde, die fotovoltaïese reaksie van enkelaansluitingselle is beperk tot die gedeelte van die son se spektrum waarvan die energie bo die bandgaping van die absorberende materiaal is, en laer-energie fotone word nie gebruik nie.

Een manier om hierdie beperking te omseil, is om twee (of meer) verskillende selle, met meer as een bandgaping en meer as een aansluiting, te gebruik om 'n spanning op te wek. Dit word na verwys as "multijunction" selle (ook genoem "cascade" of "tandem" selle). Multijunction-toestelle kan 'n hoër totale omskakelingsdoeltreffendheid bereik omdat hulle meer van die energiespektrum van lig na elektrisiteit kan omskakel.

Soos hieronder getoon, is 'n multiaansluitingstoestel 'n stapel individuele enkelaansluitingselle in dalende volgorde van bandgaping (bv.). Die boonste sel vang die hoë-energiefotone vas en stuur die res van die fotone deur om deur laerbandgapingselle geabsorbeer te word.

Baie van vandag se navorsing in multijunksie-selle fokus op galliumarsenied as een (of al) van die komponentselle. Sulke selle het doeltreffendheid van ongeveer 35% bereik onder gekonsentreerde sonlig. Ander materiale wat vir meervoudige aansluitingstoestelle bestudeer is, was amorfe silikon en koperindiumdiselenied.

As 'n voorbeeld, die multi-aansluiting toestel hieronder gebruik 'n boonste sel van gallium indium fosfied, "'n tonnel aansluiting," om die vloei van elektrone tussen die selle te help, en 'n onderste sel van gallium arsenied.

Vorige:Hoekom moet jy vir fotovoltaïese gaan?

Volgende:Hoe gaan dit met die afleweringskoste?