Convertir des ondes lumineuses à l'électricité est la fonction de base du photovoltaïque (PV) des cellules à l'intérieur des panneaux solaires. Comprendre ce qu'est la lumière des cellules ondes photovoltaïques utilisent implique à la fois une connaissance générale du spectre et des connaissances de base solaire de l'effet photovoltaïque, ce qui rend la conversion électrique possible. Le spectre de la lumière utile varie en fonction du matériau conducteur de la PV.
PV effet
L'effet photovoltaïque se produit lorsque les ondes lumineuses frappent une cellule solaire. Cet effet a été découvert en 1954 par des scientifiques de Bell Téléphone, comme indiqué par le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL). Ils ont trouvé que le silicium, lorsqu'il est exposé à la lumière du soleil, crée une charge électrique. Fondamentalement, cela se produit parce que un semi-conducteur (tels que le silicium) pauses de jonction. Cela permet de libérer des électrons, et facilite un courant électrique. De nombreuses formes différentes de panneaux solaires et PV en couches minces ont évolué, bien que le mécanisme de l'électricité formant base est le même.
Notions de base du spectre solaire
ondes lumineuses solaires vont de vagues ultraviolets minuscules relativement importants de ceux infrarouges. Wavelength est mesurée à partir de la crête à la crête ou un creux à une seule vague. ondes ultraviolets sont sur la petite extrémité du spectre solaire tout en infrarouge sont sur la plus grande extrémité. Tout entre les deux est dans la partie visible. les ondes ultra-violets peuvent varier d'environ 3 nanomètres (nm) à 300 nm de longueur. Pour l'échelle, un nanomètre est égal à un milliardième de mètre. Les ondes infrarouges sont environ 750 nm à 1000 nm. La longueur d'onde (s) d'efficacité maximale pour les cellules solaires diffèrent selon le type et l'agencement de matériaux semi-conducteurs.
Matériaux traditionnels de la conduite
le silicium amorphe est le matériau semi-conducteur traditionnels utilisés dans les panneaux solaires. Elle utilise la partie visible du spectre solaire. Cette partie est seulement d'environ 7 pour cent de l'ensemble du spectre. En raison du caractère non structuré de matériau amorphe, le silicium a été empilé et cristallisé dans des formes monocristallines et polycristallines pour augmenter l'efficacité.
Matériaux conducteurs Nontraditional
technologies de couches minces et de panneaux solaires utilisent maintenant des matériaux semi-conducteurs tels que l'indium de cuivre diséléniure qui peut utiliser des portions de l'énergie du spectre solaire. les longueurs d'onde d'énergie plus élevés se trouvent dans le spectre ultraviolet. Cadmium Telluride (CdTe), un autre conducteur, est "correspond presque parfaitement au spectre solaire», selon le US Department of Energy (DOE). Cela signifie qu'il utilise qu'ils utilisent la portion du spectre des énergies les plus élevées. Le site souligne également que la recherche se concentre sur "... l'exploration des oxydes conducteurs transparents innovants qui permettent plus de lumière dans la cellule pour être absorbé ..."
Gallium (AsGa) est encore un autre conducteur utilisé dans les panneaux solaires. Le coup sur GaAs est souvent qu'il manque sur une bonne partie des photons de haute énergie sur l'extrémité inférieure du spectre solaire par rapport à CdTe.
Multijonction Thin Film et panneaux
L'avenir de PV peut en effet être en combinant des matériaux semi-conducteurs d'une manière qui leur permet d'utiliser efficacement toutes les parties du spectre solaire. Le DOE souligne qu'un phosphure / arséniure de gallium tandem cellule solaire gallium d'indium produit une cellule de concentration avec "efficacité supérieure à 30 pour cent», et appelle cela une «étape importante» du programme PV National Renewable Energy Laboratories (NREL).