> Новини > Фирмени новини

Какво е фотовотаика?

2022-12-22

Фотоволтаиците са директно преобразуване на светлината в електричество на атомно ниво. Някои материали проявяват свойство, известно като фотоелектричен ефект, което ги кара да абсорбират фотони от светлина и да освобождават електрони. Когато тези свободни електрони се уловят, се получава електрически ток, който може да се използва като електричество.

Фотоелектричният ефект е забелязан за първи път от френския физик Едмънд Бекерел през 1839 г., който открива, че определени материали ще произвеждат малки количества електрически ток, когато бъдат изложени на светлина. През 1905 г. Алберт Айнщайн описва природата на светлината и фотоелектричния ефект, на който се основава фотоволтаичната технология, за което по-късно печели Нобелова награда по физика. Първият фотоволтаичен модул е построен от Bell Laboratories през 1954 г. Той се таксува като слънчева батерия и най-вече беше просто любопитство, тъй като беше твърде скъп, за да получи широко приложение. През 60-те години космическата индустрия за първи път сериозно използва технологията за осигуряване на енергия на борда на космически кораби. Чрез космическите програми технологията напредна, надеждността й беше установена и цената започна да намалява. По време на енергийната криза през 70-те години фотоволтаичната технология получи признание като източник на енергия за некосмически приложения.

Диаграмата по-горе илюстрира работата на основна фотоволтаична клетка, наричана още слънчева клетка. Слънчевите клетки са направени от същите видове полупроводникови материали, като силиций, използвани в микроелектронната индустрия. За слънчевите клетки тънка полупроводникова пластина е специално обработена, за да образува електрическо поле, положително от едната страна и отрицателно от другата. Когато светлинната енергия удари слънчевата клетка, електроните се отделят от атомите в полупроводниковия материал. Ако електрическите проводници са прикрепени към положителната и отрицателната страна, образувайки електрическа верига, електроните могат да бъдат уловени под формата на електрически ток -- тоест електричество. След това това електричество може да се използва за захранване на товар, като например светлина или инструмент.

Няколко слънчеви клетки, електрически свързани една с друга и монтирани в носеща конструкция или рамка, се наричат фотоволтаичен модул. Модулите са проектирани да доставят електричество при определено напрежение, като например обикновена система от 12 волта. Произвежданият ток зависи пряко от това колко светлина пада върху модула.

Днешните най-разпространени фотоволтаични устройства използват единична връзка или интерфейс, за да създадат електрическо поле в полупроводник като фотоволтаична клетка. В фотоволтаична клетка с един преход само фотони, чиято енергия е равна или по-голяма от забранената лента на материала на клетката, могат да освободят електрон за електрическа верига. С други думи, фотоволтаичният отговор на клетките с единичен преход е ограничен до частта от слънчевия спектър, чиято енергия е над забранената лента на абсорбиращия материал, и не се използват фотони с по-ниска енергия.

Един от начините да се заобиколи това ограничение е да се използват две (или повече) различни клетки, с повече от една забранена лента и повече от едно кръстовище, за генериране на напрежение. Те се наричат "многосвързващи" клетки (наричани също "каскадни" или "тандемни" клетки). Многосъединителните устройства могат да постигнат по-висока обща ефективност на преобразуване, защото могат да преобразуват повече от енергийния спектър на светлината в електричество.

Както е показано по-долу, едно преходно устройство е стек от отделни еднопреходни клетки в низходящ ред на забранената лента (Напр.). Най-горната клетка улавя високоенергийните фотони и предава останалите фотони, за да бъдат абсорбирани от клетки с по-ниска ширина на лентата.

Голяма част от днешните изследвания в клетките с много преходни връзки се фокусират върху галиевия арсенид като една (или всички) от съставните клетки. Такива клетки са достигнали ефективност от около 35% при концентрирана слънчева светлина. Други изследвани материали за устройства с много преходни връзки са аморфен силиций и меден индиев диселенид.

Като пример, многопреходното устройство по-долу използва горна клетка от галиев индиев фосфид, „тунелна връзка“, за да подпомогне потока на електрони между клетките, и долна клетка от галиев арсенид.

Предишен:Защо трябва да изберете фотоволтаици?

Следващия:Какво ще кажете за таксите за доставка?