> Lajme > Lajmet e Kompanisë

Çfarë është fotovotaika?

2022-12-22

Fotovoltaikët janë shndërrimi i drejtpërdrejtë i dritës në energji elektrike në nivelin atomik. Disa materiale shfaqin një veti të njohur si efekti fotoelektrik që i bën ata të thithin fotonet e dritës dhe të lëshojnë elektrone. Kur këto elektrone të lira kapen, rezulton një rrymë elektrike që mund të përdoret si energji elektrike.

Efekti fotoelektrik u vu re për herë të parë nga një fizikan francez, Edmund Bequerel, në 1839, i cili zbuloi se disa materiale do të prodhonin sasi të vogla të rrymës elektrike kur ekspozoheshin ndaj dritës. Në vitin 1905, Albert Einstein përshkroi natyrën e dritës dhe efektin fotoelektrik mbi të cilin bazohet teknologjia fotovoltaike, për të cilën më vonë fitoi çmimin Nobel në fizikë. Moduli i parë fotovoltaik u ndërtua nga Bell Laboratories në vitin 1954. Ai u faturua si një bateri diellore dhe ishte kryesisht një kuriozitet pasi ishte shumë i shtrenjtë për të fituar përdorim të gjerë. Në vitet 1960, industria hapësinore filloi të bënte përdorimin e parë serioz të teknologjisë për të siguruar energji në anijen kozmike. Nëpërmjet programeve hapësinore, teknologjia përparoi, besueshmëria e saj u vendos dhe kostoja filloi të bjerë. Gjatë krizës energjetike në vitet 1970, teknologjia fotovoltaike fitoi njohjen si një burim energjie për aplikime jo hapësinore.

Diagrami i mësipërm ilustron funksionimin e një qelize bazë fotovoltaike, e quajtur gjithashtu një qelizë diellore. Qelizat diellore janë bërë nga të njëjtat lloje të materialeve gjysmëpërçuese, të tilla si silikoni, të përdorura në industrinë e mikroelektronikës. Për qelizat diellore, një vafer e hollë gjysmëpërçuese trajtohet posaçërisht për të formuar një fushë elektrike, pozitive nga njëra anë dhe negative nga ana tjetër. Kur energjia e dritës godet qelizën diellore, elektronet lirohen nga atomet në materialin gjysmëpërçues. Nëse përçuesit elektrikë janë bashkangjitur në anët pozitive dhe negative, duke formuar një qark elektrik, elektronet mund të kapen në formën e një rryme elektrike -- që është, elektriciteti. Kjo energji elektrike më pas mund të përdoret për të fuqizuar një ngarkesë, si një dritë ose një mjet.

Një numër i qelizave diellore të lidhura elektrike me njëra-tjetrën dhe të montuara në një strukturë mbështetëse ose kornizë quhet modul fotovoltaik. Modulet janë krijuar për të furnizuar me energji elektrike në një tension të caktuar, siç është një sistem i zakonshëm 12 volt. Rryma e prodhuar varet drejtpërdrejt nga sasia e dritës që godet modulin.

Pajisjet më të zakonshme sot PV përdorin një kryqëzim të vetëm, ose ndërfaqe, për të krijuar një fushë elektrike brenda një gjysmëpërçuesi si p.sh. një qelizë PV. Në një qelizë PV me një lidhje të vetme, vetëm fotonet, energjia e të cilave është e barabartë ose më e madhe se hendeku i brezit të materialit të qelizës, mund të çlirojnë një elektron për një qark elektrik. Me fjalë të tjera, përgjigja fotovoltaike e qelizave me një lidhje të vetme është e kufizuar në pjesën e spektrit të diellit, energjia e të cilit është mbi hendekun e brezit të materialit absorbues, dhe fotonet me energji më të ulët nuk përdoren.

Një mënyrë për të kapërcyer këtë kufizim është përdorimi i dy (ose më shumë) qelizave të ndryshme, me më shumë se një hendek brezi dhe më shumë se një kryqëzim, për të gjeneruar një tension. Këto quhen qeliza "multiunction" (të quajtura gjithashtu qeliza "kaskadë" ose "tandem"). Pajisjet me shumë lidhje mund të arrijnë një efikasitet më të lartë të konvertimit, sepse ato mund të konvertojnë më shumë nga spektri energjetik i dritës në energji elektrike.

Siç tregohet më poshtë, një pajisje me shumë lidhje është një grumbull qelizash individuale me një lidhje të vetme në rend zbritës të hendekut të brezit (P.sh.). Qeliza e sipërme kap fotonet me energji të lartë dhe kalon pjesën tjetër të fotoneve për t'u përthithur nga qelizat me brez më të ulët.

Pjesa më e madhe e kërkimit të sotëm në qelizat me shumë lidhje fokusohet në arsenidin e galiumit si një (ose të gjitha) nga qelizat përbërëse. Qeliza të tilla kanë arritur efikasitet prej rreth 35% nën rrezet e përqendruara të diellit. Materiale të tjera të studiuara për pajisjet me shumë lidhje kanë qenë silikoni amorf dhe diselenidi i indiumit të bakrit.

Si shembull, pajisja me shumë lidhje më poshtë përdor një qelizë të sipërme të fosfidit të indiumit të galiumit, "një kryqëzim tuneli", për të ndihmuar rrjedhën e elektroneve midis qelizave dhe një qelizë të poshtme të arsenidit të galiumit.

E mëparshme:Pse duhet të shkoni për fotovoltaikë?

Tjetra:Çfarë është një kuti kombinuese në solare?