بسته
بسته
(0) آیتم ها
شما هیچ موردی در سبد خرید خود ندارید
فیلترها
تنظیمات
جستجو

اتلاف انرژی در سلول خورشیدی

اتلاف انرژی در سلول خورشیدی

نور مرئی تنها قسمتیاز طیف الکترومغناطیسی است. تابش الکترومغناطیسی تک رنگ نیستواز طیف وسیعی از طول موجهای مختلف تشکیل شده و به همین ترتیب از سطوح انرژی تشکیل شده است.

نور را می‌توان به طول موج های مختلف تقسیم کرد که ما می‌توانیم به شکل رنگین کمان ببینیم. از آنجایی که نوری که به سلول خورشیدی برخورد می‌کند فوتون هایی در طیف وسیعی از انرژی دارد، نتیجه می‌گیریم که برخی از آنها انرژی کافی برای تغییر جفت الکترون- حفره ندارند. آنها به سادگی از سلول عبور می‌کنند، انگار که سلول شفاف باشد. هنوز فوتون های دیگر انرژی زیادی دارند. تنها یک مقدار معینی از انرژی که در الکترون ولت ها (eV) اندازه گیری شده و توسط مواد سلول خورشیدی (حدود 1.1 الکترون ولت برای سیلیکون بلوری) تعریف شده است، ضروری است که به الکترون آزاد ضربه زنند. ما این را شکاف نوار انرژی از ماده می‌نامیم. اگر فوتون دارای انرژی بیشتری نسبت به مقدار مورد نیاز باشد، پس انرژی اضافی از بین میرود. (اگرچه فوتون دو برابر انرژی مورد نیاز را داشته باشد و بتواند بیش از یک جفت الکترون حفره ایجاد کند، اما تاثیر آن قابل توجه نیست.) این دو اثر به تنهایی می‌تواند باعث از دست دادن حدود 70 درصد از انرژی تابشی در سلول خورشیدی ما شود.

چرا ما نمی‌توانیم مواد با فاصله شکافی واقعاً کم را انتخاب کنیم، برای اینکه بتوانیم بیشتر از فوتون ها استفاده کنیم؟ متاسفانه، شکاف باند ما قدرت (ولتاژ) میدان الکتریکی ما را تعیین می‌کند و اگر آن خیلی کم باشد، بنابراین آنچه که ما با ساختن جریان اضافی (با جذب فوتون بیشتر)  می‌سازیم، ما با داشتن یک ولتاژ کوچک از دست می‌دهیم. به یاد داشته باشید که توان حاصل ضرب ولتاژ در جریان است. شکاف باند مطلوب، متعادل کننده این دو اثر، حدود 1.4 الکترون ولت برای یک سلول ساخته شده از یک ماده تنها است.

ما تلفات این چنینی نیز باز هم داریم. الکترونهای ما باید از یک طرف سلول به طرف دیگر از طریق یک مدار بیرونی عبور کنند. ما می‌توانیم لایه زیرین را با یک فلز هادی پوشش دهیم، که هدایت و رسانایی خوبی را اجازه می‌دهد، اما اگر ما به طور کامل لایه رویی را با فلز را پوشش دهیم، فوتون ها نمی‌توانند از طریق هادی مات و غیرشفاف عبور کنند و ما تمام جریان خود را از دست می‌دهیم (در برخی از سلول ها، رساناهای شفاف در بالای سطح استفاده می‌شوند، اما نه در همه سلولها). اگر ما اتصالات را فقط در طرفهای سلول خود قرار دهیم، بنابراین الکترونها باید مسیری بسیار طولانی را برای رسیدن به اتصالات طی کنند. به یاد داشته باشید، سیلیکون نیمه هادی است یعنی سیلیکون تقریباً به خوبی یک فلز هادی برای عبور جریان الکتریکی نیست. مقاومت درونی آن  نسبتاً بالا است و مقاومت بالا به معنای تلفات زیاد است. برای به حداقل رساندن این تلفات، سلول ها معمولاً توسط شبکه اتصالات فلزی پوشیده می‌شوند که فاصله ای را که الکترون ها مجبور به حرکت هستند را کوتاه می‌کند در حالی که تنها بخش کوچکی از سطح سلول را پوشش می‌دهد. حتی اگر برخی از فوتونها توسط شبکه مسدود شده باشند،که نمیتوانند این فوتونها بیش از حد کوچک هم باشند، مقاومت آنها بسیار بالا خواهد بود.

حالا ما می‌دانیم که چگونه یک سلول خورشیدی کار می‌کند، در مقاله بعدی با هم میبینیم که مواردی برای ساختن خانه با تکنولوژی فتوولتائیک لازم است.

انصراف از نظر
x