> Berita > Berita Syarikat

Apakah fotovotaik?

2022-12-22

Fotovoltaik ialah penukaran langsung cahaya kepada elektrik pada peringkat atom. Sesetengah bahan mempamerkan sifat yang dikenali sebagai kesan fotoelektrik yang menyebabkan mereka menyerap foton cahaya dan membebaskan elektron. Apabila elektron bebas ini ditangkap, arus elektrik terhasil yang boleh digunakan sebagai elektrik.

Kesan fotoelektrik pertama kali diperhatikan oleh ahli fizik Perancis, Edmund Bequerel, pada tahun 1839, yang mendapati bahawa bahan tertentu akan menghasilkan sejumlah kecil arus elektrik apabila terdedah kepada cahaya. Pada tahun 1905, Albert Einstein menerangkan sifat cahaya dan kesan fotoelektrik yang berasaskan teknologi fotovoltaik, yang mana beliau kemudiannya memenangi hadiah Nobel dalam fizik. Modul fotovoltaik pertama telah dibina oleh Bell Laboratories pada tahun 1954. Ia dibilkan sebagai bateri solar dan kebanyakannya hanya rasa ingin tahu kerana ia terlalu mahal untuk digunakan secara meluas. Pada tahun 1960-an, industri angkasa mula menggunakan teknologi pertama yang serius untuk menyediakan kuasa di atas kapal angkasa. Melalui program angkasa lepas, teknologi maju, kebolehpercayaannya diwujudkan, dan kos mula menurun. Semasa krisis tenaga pada tahun 1970-an, teknologi fotovoltaik mendapat pengiktirafan sebagai sumber kuasa untuk aplikasi bukan angkasa.

Rajah di atas menggambarkan operasi sel fotovoltaik asas, juga dipanggil sel solar. Sel suria diperbuat daripada jenis bahan semikonduktor yang sama, seperti silikon, yang digunakan dalam industri mikroelektronik. Untuk sel suria, wafer semikonduktor nipis dirawat khas untuk membentuk medan elektrik, positif pada satu bahagian dan negatif pada satu lagi. Apabila tenaga cahaya menyerang sel suria, elektron dilepaskan daripada atom dalam bahan semikonduktor. Jika konduktor elektrik dilekatkan pada sisi positif dan negatif, membentuk litar elektrik, elektron boleh ditangkap dalam bentuk arus elektrik -- iaitu elektrik. Elektrik ini kemudiannya boleh digunakan untuk menggerakkan beban, seperti lampu atau alat.

Sebilangan sel solar disambungkan secara elektrik antara satu sama lain dan dipasang dalam struktur sokongan atau bingkai dipanggil modul fotovoltaik. Modul direka untuk membekalkan elektrik pada voltan tertentu, seperti sistem 12 volt biasa. Arus yang dihasilkan secara langsung bergantung kepada berapa banyak cahaya yang menyerang modul.

Peranti PV yang paling biasa hari ini menggunakan satu simpang, atau antara muka, untuk mencipta medan elektrik dalam semikonduktor seperti sel PV. Dalam sel PV simpang tunggal, hanya foton yang tenaganya sama atau lebih besar daripada jurang jalur bahan sel boleh membebaskan elektron untuk litar elektrik. Dalam erti kata lain, tindak balas fotovoltaik sel simpang tunggal adalah terhad kepada bahagian spektrum matahari yang tenaganya berada di atas jurang jalur bahan penyerap, dan foton tenaga rendah tidak digunakan.

Satu cara untuk mengatasi had ini ialah menggunakan dua (atau lebih) sel yang berbeza, dengan lebih daripada satu jurang jalur dan lebih daripada satu simpang, untuk menjana voltan. Ini dirujuk sebagai sel "berbilang simpang" (juga dipanggil sel "lata" atau "tandem"). Peranti berbilang simpang boleh mencapai kecekapan penukaran jumlah yang lebih tinggi kerana ia boleh menukar lebih banyak spektrum tenaga cahaya kepada elektrik.

Seperti yang ditunjukkan di bawah, peranti berbilang simpang ialah timbunan sel simpang tunggal individu dalam susunan menurun jurang jalur (Cth). Sel atas menangkap foton bertenaga tinggi dan meneruskan foton selebihnya untuk diserap oleh sel jurang jalur bawah.

Kebanyakan penyelidikan hari ini dalam sel multijunction memfokuskan pada galium arsenide sebagai satu (atau semua) sel komponen. Sel-sel sedemikian telah mencapai kecekapan sekitar 35% di bawah cahaya matahari pekat. Bahan lain yang dikaji untuk peranti multijunction ialah silikon amorf dan indium kuprum diselenide.

Sebagai contoh, peranti multijunction di bawah menggunakan sel atas gallium indium phosphide, "simpang terowong," untuk membantu pengaliran elektron antara sel dan sel bawah gallium arsenide.

Sebelumnya:Mengapa anda perlu menggunakan fotovoltaik?

Seterusnya:Apakah kotak penggabung dalam solar?