Ηλιακό κύτταρο

Η ηλιακή κυψέλη είναι μια ηλεκτρική συσκευή που, μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου, μετατρέπει την ενέργεια του φωτός απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο είναι φυσικό και χημικό φαινόμενο.

Όταν εκτίθεται στο φως, είναι ένας τύπος φωτοηλεκτρικού στοιχείου, το οποίο ορίζεται ως μια συσκευή της οποίας τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά όπως το ρεύμα, η τάση ή η αντίσταση αλλάζουν ως αποτέλεσμα της έκθεσης. Τα ηλιακά κύτταρα, γνωστά και ως φωτοβολταϊκά πλαίσια ή ηλιακά πάνελ, είναι τα δομικά στοιχεία των φωτοβολταϊκών πλαισίων.

Επισκόπηση ηλιακών κυψελών 

Δεν έχει σημασία αν οι ηλιακές κυψέλες τροφοδοτούνται από ηλιακό φως ή τεχνητό φως. αναφέρονται ως φωτοβολταϊκά. Ο φωτοανιχνευτής (για παράδειγμα, ανιχνευτές υπερύθρων) χρησιμοποιείται για την ανίχνευση φωτός ή άλλης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην ορατή περιοχή, καθώς και για τη μέτρηση της έντασης του φωτός.

Σε πολλές περιπτώσεις, τα ηλιακά κύτταρα ομαδοποιούνται για να σχηματίσουν μεγαλύτερες μονάδες γνωστές ως ηλιακές μονάδες, οι οποίες με τη σειρά τους συνδυάζονται για να σχηματίσουν ακόμη μεγαλύτερες μονάδες γνωστές ως ηλιακά πάνελ.

Όπως και με τις μπαταρίες, τα ηλιακά πάνελ περιέχουν στοιχεία που έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο; Σε αντίθεση με τις μπαταρίες, οι ηλιακοί συλλέκτες περιέχουν κυψέλες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια συλλαμβάνοντας το ηλιακό φως και όχι μετατρέποντας χημικές ουσίες σε ηλεκτρική ενέργεια.

Λειτουργία ηλιακής κυψέλης

Ένα ηλιακό στοιχείο αποτελείται από δύο στρώματα πυριτίου:πυρίτιο τύπου n και πυρίτιο τύπου p. Προκειμένου να παράγει ηλεκτρισμό, χρησιμοποιεί το ηλιακό φως για να προκαλέσει πηδήματα ηλεκτρονίων κατά μήκος της διασταύρωσης μεταξύ των διαφόρων γεύσεων του πυριτίου:

Όποτε το ηλιακό φως χτυπά την επάνω επιφάνεια του κυττάρου, εκπέμπονται φωτόνια (σωματίδια φωτός) και βομβαρδίζουν την επιφάνεια. Τα φωτόνια (κίτρινες σταγόνες) είναι φορτισμένα σωματίδια που μεταφέρουν ενέργεια προς τα κάτω μέσω του κυττάρου. Τα φωτόνια εγκαταλείπουν την ενέργειά τους σε ηλεκτρόνια (πράσινες κηλίδες) στο κατώτερο στρώμα τύπου p, όπου απορροφώνται τα φωτόνια. Με αυτήν την ενέργεια, τα ηλεκτρόνια μπορούν να πηδήξουν πέρα ​​από το φράγμα στο ανώτερο στρώμα τύπου n και να διαφύγουν στο κύκλωμα παρακάτω. Τα ηλεκτρόνια, καθώς κυκλοφορούν γύρω από το κύκλωμα, προκαλούν το φωτισμό της λάμπας. Τα ηλιακά κύτταρα διατίθενται σε ποικιλία σχημάτων και μεγεθών

Τύποι ηλιακών κυψελών

Τα ηλιακά κύτταρα πρώτης γενιάς κατασκευάζονται από γκοφρέτες κρυσταλλικού πυριτίου (συντομογραφία c-Si), τα οποία κόβονται σε φέτες από μεγάλα πλινθώματα και αναπτύσσονται σε εξαιρετικά καθαρά εργαστήρια για μια περίοδο αρκετών μηνών. Τα πλινθώματα είναι είτε μονοκρυστάλλοι (μονοκρυσταλλικοί ή μονο-Si) είτε περιέχουν πολλαπλούς κρυστάλλους (πολυκρυσταλλικούς ή πολυ-Si) (πολυκρυσταλλικούς, πολυ-Si ή πολυ c-Si).

Δεύτερον, τα ηλιακά κύτταρα δεύτερης γενιάς είναι γκοφρέτες που έχουν συνήθως μόνο ένα κλάσμα του χιλιοστού πάχους (περίπου 200 μικρόμετρα ή 200 μικρά περίπου) και έχουν σχετικά λεπτό πάχος. Αυτές οι κυψέλες είναι, ωστόσο, απόλυτες πλάκες σε σύγκριση με κυψέλες δεύτερης γενιάς, γνωστές επίσης ως ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης ή φωτοβολταϊκά λεπτής μεμβράνης λόγω της λεπτότητάς τους, η οποία είναι περίπου 100 φορές λεπτότερη (βάθος πολλών μικρομέτρων ή εκατομμυριοστών του μέτρου). . Το άμορφο πυρίτιο (a-Si), στο οποίο τα άτομα είναι διατεταγμένα τυχαία και όχι με ακρίβεια σε μια κανονική κρυσταλλική δομή) εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στην πλειονότητα των τρανζίστορ, αλλά ορισμένα τρανζίστορ είναι τώρα κατασκευασμένα από άλλα υλικά, συμπεριλαμβανομένου του τελλουρίου του καδμίου και του ινδίου χαλκού δισελενιούχο γάλλιο.

Τα ηλιακά κύτταρα δεύτερης και τρίτης γενιάς αντικαθίστανται από ηλιακά κύτταρα τρίτης γενιάς, τα οποία συνδυάζουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά των κυψελών πρώτης και δεύτερης γενιάς. Με τον ίδιο τρόπο όπως τα κύτταρα πρώτης γενιάς, υπόσχονται να επιτύχουν σχετικά υψηλές αποδόσεις (30 τοις εκατό ή περισσότερο). Τα κύτταρα δεύτερης γενιάς είναι πιο πιθανό να κατασκευαστούν από υλικά άλλα από το «απλό» πυρίτιο, συμπεριλαμβανομένου του άμορφου πυριτίου, των οργανικών πολυμερών και των κρυστάλλων περοβσκίτη, και να έχουν πολλαπλές συνδέσεις, όπως και τα κύτταρα πρώτης γενιάς.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Συζητήσαμε την εργασία , τους τύπους και τη βασική συσκευή ηλιακών κυψελών που μετατρέπει τη φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια στη μετατροπή φωτοβολταϊκής ενέργειας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο ημιαγωγός χρησιμοποιείται για υλικό ηλιακών κυψελών. Η μετατροπή ενέργειας αποτελείται από την απορρόφηση της ενέργειας φωτός (φωτόνιο) που παράγει ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών σε διαχωρισμό ημιαγωγού και φορέα φορτίου. Ένας σύνδεσμος p–n χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό του φορέα φορτίου στις περισσότερες περιπτώσεις. Είναι σημαντικό να μάθουμε τις βασικές ιδιότητες του ημιαγωγού και την αρχή του συμβατικού ηλιακού κυττάρου διασταύρωσης p–n για να κατανοήσουμε όχι μόνο το συμβατικό ηλιακό στοιχείο αλλά και τον νέο τύπο ηλιακού κυττάρου