Hvad er fotovoltaiske celler laget af?

Overvejer du at anskaffe solcelle til dit hjem? Gad vide, hvad er solpaneler lavet af, og hvordan fungerer de? Få mere at vide om konvertering af solenergi til energi, der kan hjælpe dig med at spare på din energiregning hvert år! Her er alt, hvad du behøver at vide, før du installerer solcelleanlæg, og før du begynder at lede efter en pålidelig PV-udbyder og installatør.

Solcelleanlæg skyder i vejret i popularitet overalt i Europa, ikke kun inden for virksomheder og industriområder, men også i boligområder. Med PV-paneler kan familier spare op til hundredvis af euro om året på elektricitet, mens de samtidig gør deres del for planeten. Solen er en uudtømmelig strømkilde, hvilket gør den til den mest effektive vedvarende energikilde for både husholdninger og industrier. Og ved hjælp af et rummeligt lagersystem, et solcellebatteri, kan denne energi lagres i perioder med kraftigt sollys, og bruges på andre dage, såsom om vinteren eller det mørke efterår. Mange familier har allerede installeret deres solcellepaneler på tagene af deres hjem, men ikke mange har haft interesse for, hvordan sådanne paneler fungerer, og hvordan de er opbygget. Hvad er magien, der forvandler solenergi til elektricitet? Find ud af det i vores artikel i dag.

Når sollys rammer en fotovoltaisk (PV) celle, også kendt som en solcelle, kan det enten reflekteres, absorberes eller passere gennem cellen. Disse celler er primært lavet af halvledermaterialer, hvilket betyder, at de kan lede elektricitet bedre end isolatorer, men ikke så effektivt som metaller. Forskellige halvledermaterialer anvendes i PV-celler.

Hvad er solcelledriftsprincippet? Når lys interagerer med halvledermaterialet, absorberer det energien og overfører den til negativt ladede partikler i materialet, kaldet elektroner. Denne ekstra energi gør det muligt for elektronerne at bevæge sig gennem materialet og generere en elektrisk strøm. Metalkontakter på PV-cellen, arrangeret i et gitterlignende mønster, udvinder denne strøm, som derefter kan bruges til at forsyne boliger og bidrage til det elektriske net.

Effektiviteten af ​​en PV-celle er i det væsentlige den elektriske effekt, der produceres af cellen sammenlignet med energien fra det indfaldende lys. Denne metrik angiver cellens effektivitet til at omdanne energi fra en form til en anden. Elektricitetsoutputtet fra PV-celler er påvirket af faktorer såsom intensiteten og bølgelængderne af tilgængeligt lys, såvel som forskellige ydelsesegenskaber for cellen.

En afgørende egenskab ved PV-halvledere er båndgabet, som bestemmer bølgelængderne af lys, materialet kan absorbere og omdanne til elektrisk energi. Båndgabet er afstanden mellem valensbåndet af elektroner og ledningsbåndet. Det repræsenterer den minimale energi, der kræves for at excitere en elektron op til en tilstand i ledningsbåndet, hvor den kan deltage i ledning. Når halvlederens båndgab matcher bølgelængderne af det indfaldende lys, kan solcellen effektivt udnytte al tilgængelig energi.

Typer af solcellematerialer

Fra nu af ved du, hvordan solceller fungerer, er det tid til at undersøge det materiale, der gør solenergi til solenergi. Flere typer solceller har brug for en anden type solcellemateriale. Lad os nu dykke ned i listen over mest brugte fotovoltaiske materialer til PV-celler:

Tyndfilm solcelleanlæg

Tyndfilmsolceller fremstilles ved at afsætte et eller flere tynde lag PV-materiale på et understøttende substrat såsom glas, plastik eller metal. To hovedtyper af tyndfilm PV-halvledere dominerer markedet: cadmiumtellurid (CdTe) og kobberindiumgalliumdiselenid (CIGS). Mens CdTe-celler tilbyder omkostningseffektive fremstillingsprocesser, halter deres effektivitet stadig bagefter silicium. CIGS-celler kan prale af lovende egenskaber til PV-applikationer, men står over for kompleksitet i fremstillingen. Begge materialer kræver øget beskyttelse sammenlignet med silicium til langvarig udendørs drift.

Silicium

Silicium står som det mest udbredte halvledermateriale, der bruges i solceller, og tegner sig for cirka 95% af de solgte moduler i dag. Det er også det næstmest udbredte materiale på Jorden, efter ilt, og i vid udstrækning brugt i computerchips. Krystallinske siliciumceller består af siliciumatomer, der er forbundet til at danne et krystalgitter, hvilket giver en organiseret struktur, der forbedrer omdannelsen af ​​lys til elektricitet. Disse siliciumbaserede solceller tilbyder en blanding af høj effektivitet, lave omkostninger og lang levetid, der ofte varer i 25 år eller mere, mens de bevarer over 80 % af deres originale effekt.

Perovskite solcelleanlæg

Perovskit-solceller, en undertype af tyndfilmsceller, får deres navn fra deres karakteristiske krystalstruktur. Disse celler inkorporerer lag af materialer aflejret på et substrat. Perovskitceller er relativt nemme at samle og udviser effektiviteter, der kan sammenlignes med krystallinsk silicium. Effektiviteten er hurtigt blevet forbedret i laboratoriet, men kommerciel levedygtighed afhænger af at forbedre holdbarheden til langvarig udendørs brug og udvikle omkostningseffektive fremstillingsteknikker.

Kvanteprikker

Quantum dot solceller udnytter bittesmå halvlederpartikler, blot nanometer i størrelse, til at lede elektricitet. Selvom de tilbyder nye halvlederbehandlingsmetoder, er der stadig udfordringer med at etablere effektive elektriske forbindelser. Kvanteprikker kommer i forskellige størrelser med båndgab, der kan tilpasses, hvilket muliggør optimering af lysindsamling og integration med andre halvledere for forbedret ydeevne, såsom perovskites.

Økologisk solcelle

Organiske PV-celler (OPV) omfatter kulstofrige forbindelser og tilbyder tilpasningspotentiale til specifikke PV-cellefunktioner. På trods af at de er cirka halvt så effektive som krystallinske siliciumceller med kortere levetid, giver OPV-celler muligheder for omkostningseffektiv masseproduktion. Deres tilpasningsevne til forskellige støttematerialer, herunder fleksible plastik, udvider deres potentielle anvendelser.

Koncentration Fotovoltaik

Koncentration PV (CPV) koncentrerer sollys på en solcelle ved hjælp af spejle eller linser, hvilket kræver mindre PV-materiale. Denne koncentration øger PV-materialeeffektiviteten, men den kræver dyrere materialer og præcis solsporing, hvilket giver udfordringer med at opnå omkostningsfordele i forhold til traditionelle siliciummoduler.

Multijunction fotovoltaik

Multijunction-solceller anvender flere halvlederlag med forskellige båndgab for at fange et bredere solspektrum og opnå højere effektivitet sammenlignet med single-junction-celler. Mens multijunction-celler har vist effektiviteter på over 45%, er deres produktion fortsat dyr og kompleks, primært forbeholdt specialiserede applikationer som rumudforskning og militære droner.

Konklusion

I denne artikel blev du introduceret til alle forskellige typer solcellemateriale. Selvom oplysningerne kan virke mere tekniske og svære at behandle, er der ingen grund til at føle sig overvældet. Din valgte installatør har al den information, du har brug for, for at du kan begynde effektivt at bruge dine solcellepaneler og begynde at spare energi og planeten. Hvis du har brug for yderligere information om solcelleanlæg, så tøv ikke med at se vores andre artikler eller kontakte din betroede installatør.