La première cellule solaire pour convertir la lumière du soleil en électricité a été créé par Bell Laboratories en 1954. Il était une cellule à jonction unique en silicium et converti environ six pour cent de la lumière qui a frappé en électricité. Dans les années qui ont suivi, la technologie de cellule solaire a avancé à un point où les cellules mono-jonction sont environ 25 pour cent efficace. Les cellules solaires reposent sur les propriétés des matériaux appelés semi-conducteurs comme le silicium et le gallium pour convertir la lumière du soleil en électricité.
Jonctions semi-conductrices
Semi-conducteurs sont des éléments qui conduisent l'électricité moins efficace que les conducteurs, mais leurs propriétés spéciales les rendent utiles dans l'électronique et dans la création d'électricité à partir de la lumière du soleil. Lorsque d'autres matériaux appelés dopants sont ajoutés à semi-conducteurs dans un processus appelé dopage, les propriétés électriques de la variation semi-conducteur. Certains dopants provoquent le semi-conducteur pour devenir positif tandis que d'autres l'amener à devenir négatif.
Une jonction est créée par le dopage d'une pièce de matériau semi-conducteur à des emplacements adjacents. Un emplacement est dopée avec un dopant négatif et l'autre avec un agent de dopage positif. Le point où les deux endroits se rencontrent est appelé la jonction.
Opération de cellules solaires
Une cellule solaire est une jonction à semi-conducteur fabriqué à partir de matériaux sensibles à la lumière. Lorsque la lumière du soleil frappe la partie négative du semi-conducteur, il transfère suffisamment d'énergie pour le matériau à pousser les électrons des atomes auxquels ils appartiennent. Les électrons ont une charge négative et sont attirés par le côté positif de la jonction semi-conductrice.
Le mouvement des électrons à partir du négatif à la matière positive est courant électrique. En tant que matériau positif devient saturé d'électrons, les électrons se déplacent à partir du matériau positif et écoulement à travers le conducteur attaché à lui, par l'intermédiaire d'un dispositif qui utilise le courant et à l'arrière sur le côté négatif de la cellule.
Cellules solaires Conception
Une cellule solaire fabriqué à partir d'un type de matériau semi-conducteur a une jonction et est appelé une cellule solaire à jonction unique. Ce fut la façon dont les premières cellules solaires ont été faites et il est plus simple et facile cellule à fabriquer.
Le matériau du semi-conducteur répond à une longueur d'onde spécifique de la lumière. D'autres longueurs d'onde seront soit passer à travers ou être convertie en chaleur. Cellule solaire à jonctions multiples a plusieurs matériaux sensibles à différentes longueurs d'ondes lumineuses et les empile en série, de sorte que plus de la lumière frappant la cellule peut être utilisée.
Simple Versus multi
Les avantages de la fabrication de cellules solaires à simple jonction sont clairs - ils sont plus faciles, plus simples et moins coûteux à fabriquer. Cependant, ils sont moins efficaces que les cellules solaires à jonctions multiples. cellules solaires multi-jonctions à réaliser des rendements aussi élevés que 35 pour cent dans des conditions d'exploitation, contre 25 pour cent pour les cellules mono-jonction.
Matériaux semi-conducteurs sont des cristaux et les atomes sont disposés dans une structure en treillis. Lorsque différents semi-conducteurs sont empilées en couches pour créer plusieurs jonctions, les atomes dans les couches inférieures ne doivent pas être bloqués par les atomes dans les couches supérieures ou la lumière du soleil passe par eux au lieu de les frapper. Ceci est ce qui rend les cellules solaires une plus grande efficacité multi-jonctions difficiles à faire.
De nouveaux matériaux semi-conducteurs qui répondent à un large spectre de fréquences dans la lumière du soleil fera la technologie de cellule solaire à jonction unique plus efficace et moins coûteux à fabriquer.