> Fréttir > Fyrirtækjafréttir

Hvað er photovotaics?

2022-12-22

Ljósvökvi er bein umbreyting ljóss í rafmagn á atómstigi. Sum efni hafa eiginleika sem kallast ljósrafmagnsáhrif sem valda því að þau gleypa ljóseindir ljóss og losa rafeindir. Þegar þessar frjálsu rafeindir eru teknar myndast rafstraumur sem hægt er að nota sem rafmagn.

Franskur eðlisfræðingur, Edmund Bequerel, tók fyrst eftir ljósrafmagnsáhrifunum árið 1839, sem komst að því að ákveðin efni myndu framleiða lítið magn af rafstraumi þegar þau verða fyrir ljósi. Árið 1905 lýsti Albert Einstein eðli ljóssins og þeim ljósrafmagnsáhrifum sem ljósatækni byggir á, sem hann hlaut síðar Nóbelsverðlaun í eðlisfræði fyrir. Fyrsta ljósvakaeiningin var smíðuð af Bell Laboratories árið 1954. Hún var reiknuð sem sólarrafhlaða og var að mestu leyti bara forvitni þar sem hún var of dýr til að ná víðtækri notkun. Á sjöunda áratugnum byrjaði geimiðnaðurinn að nota tæknina í fyrsta alvöru til að veita orku um borð í geimförum. Með geimáætlununum fleygði tækninni fram, áreiðanleiki hennar var staðfestur og kostnaður fór að lækka. Í orkukreppunni á áttunda áratug síðustu aldar öðlaðist ljósvakatækni viðurkenningu sem aflgjafa fyrir notkun utan geims.

Skýringarmyndin hér að ofan sýnir virkni einfaldrar ljósafhlöðu, einnig kallaður sólarrafhlaða. Sólarsellur eru gerðar úr sams konar hálfleiðaraefnum, eins og sílikoni, sem notuð eru í örraeindaiðnaðinum. Fyrir sólarsellur er þunnt hálfleiðaraskífa sérstaklega meðhöndlað til að mynda rafsvið, jákvætt á annarri hliðinni og neikvætt á hinni. Þegar ljósorka skellur á sólarselluna losna rafeindir úr frumeindunum í hálfleiðara efninu. Ef rafleiðarar eru festir við jákvæðu og neikvæðu hliðarnar og mynda rafrás, er hægt að fanga rafeindirnar í formi rafstraums -- það er rafmagns. Þetta rafmagn er síðan hægt að nota til að knýja farm, eins og ljós eða verkfæri.

Fjöldi sólarsellur sem eru raftengdar hver við aðra og festar í burðarvirki eða grind kallast ljósvökvaeining. Einingar eru hannaðar til að veita rafmagni á ákveðinni spennu, eins og venjulegt 12 volta kerfi. Straumurinn sem myndast er beint háður því hversu mikið ljós slær á eininguna.

Algengustu PV tækin í dag nota ein mót, eða tengi, til að búa til rafsvið innan hálfleiðara eins og PV frumu. Í PV frumu með einum mótum geta aðeins ljóseindir með orku sem er jöfn eða meiri en bandbil frumuefnisins losað rafeind fyrir rafrás. Með öðrum orðum, ljóssvörun eintengdra frumna er takmörkuð við þann hluta sólarrófsins þar sem orkan er yfir bandbilinu á gleypandi efninu og ljóseindir með lægri orku eru ekki notaðar.

Ein leið til að komast í kringum þessa takmörkun er að nota tvær (eða fleiri) mismunandi frumur, með fleiri en einu bandbili og fleiri en einum mótum, til að mynda spennu. Þetta er vísað til sem "multijunction" frumur (einnig kallaðar "cascade" eða "tandem" frumur). Multijunction tæki geta náð meiri heildarviðskiptanýtni vegna þess að þau geta umbreytt meira af orkusviði ljóss í rafmagn.

Eins og sýnt er hér að neðan er fjöltengibúnaður stafli af einstökum eintengdum frumum í lækkandi röð bandbils (td). Efsta fruman fangar háorkuljóseindin og ber restina af ljóseindunum áfram til að frásogast af frumum með lægri bandbil.

Mikið af rannsóknum nútímans á fjöltengi frumum beinist að gallíumarseníði sem eina (eða allar) frumuþáttanna. Slíkar frumur hafa náð um 35% skilvirkni við einbeitt sólarljós. Önnur efni sem rannsökuð hafa verið fyrir fjöltengitæki hafa verið myndlaus kísill og koparindíumdíseleníð.

Sem dæmi, fjöltengibúnaðurinn hér að neðan notar efstu frumu af gallíumindíumfosfíði, "göngamótum," til að aðstoða við rafeindaflæði milli frumanna, og neðri frumu af gallíumarseníði.

Fyrri:Af hverju ættir þú að fara í ljósavélar?

Næst:Hvað er blöndunarbox í sólarorku?