> Жаңалықтар > Компания жаңалықтары

Фотовотаика дегеніміз не?

2022-12-22

Фотоэлектрлік электр энергиясы – жарықтың атом деңгейінде тікелей электр энергиясына айналуы. Кейбір материалдарда жарық фотондарын жұтып, электрондарды шығаруға әкелетін фотоэлектрлік эффект деп аталатын қасиет бар. Бұл бос электрондарды ұстағанда, электр тогы ретінде пайдалануға болатын электр тогы пайда болады.

Фотоэффектіні алғаш рет 1839 жылы француз физигі Эдмунд Бекерель атап өтті, ол белгілі бір материалдар жарық әсер еткенде аз мөлшерде электр тогын шығаратынын анықтады. 1905 жылы Альберт Эйнштейн жарықтың табиғатын және фотоэлектрлік әсерді сипаттады, оған фотоэлектрлік технология негізделген, ол үшін ол кейін физика бойынша Нобель сыйлығын алды. Алғашқы фотоэлектрлік модульді 1954 жылы Bell Laboratories құрастырған. Ол күн батареясы ретінде есептелген және көбінесе қызық болды, өйткені ол кеңінен қолдану үшін тым қымбат болды. 1960 жылдары ғарыш өнеркәсібі ғарыш кемелерінің бортында энергиямен қамтамасыз ету технологиясын бірінші рет байыпты пайдалана бастады. Ғарыштық бағдарламалар арқылы технология жетілдіріліп, оның сенімділігі орнатылып, құны төмендей бастады. 1970 жылдардағы энергетикалық дағдарыс кезінде фотоэлектрлік технология ғарыштық емес қолданбалар үшін қуат көзі ретінде танылды.

Жоғарыдағы диаграмма күн батареясы деп те аталатын негізгі фотоэлектрлік элементтің жұмысын көрсетеді. Күн батареялары микроэлектроника өнеркәсібінде қолданылатын кремний сияқты жартылай өткізгіш материалдардан жасалған. Күн батареялары үшін жұқа жартылай өткізгіш пластиналар бір жағында оң, екінші жағында теріс электр өрісін қалыптастыру үшін арнайы өңделеді. Жарық энергиясы күн батареясына түскенде, электрондар жартылай өткізгіш материалдағы атомдардан бөлініп шығады. Егер электр тізбегін құрайтын оң және теріс жақтарына электр өткізгіштері қосылса, электрондарды электр тогы, яғни электр тогы түрінде ұстауға болады. Бұл электр энергиясын шам немесе құрал сияқты жүкті қуаттандыру үшін пайдалануға болады.

Бір-бірімен электрлік байланысқан және тірек құрылымында немесе жақтауда орнатылған бірнеше күн батареялары фотоэлектрлік модуль деп аталады. Модульдер жалпы 12 вольтты жүйе сияқты белгілі бір кернеуде электр энергиясын жеткізуге арналған. Өндірілген ток модульге қаншалықты жарық түсетініне тікелей байланысты.

Қазіргі кездегі ең көп тараған PV құрылғылары PV ұяшығы сияқты жартылай өткізгіште электр өрісін жасау үшін бір түйінді немесе интерфейсті пайдаланады. Жалғыз түйіскен PV ұяшықта энергиясы жасуша материалының жолақ саңылауына тең немесе одан үлкен фотондар ғана электр тізбегі үшін электронды босатады. Басқаша айтқанда, бір өтпелі ұяшықтардың фотоэлектрлік реакциясы энергиясы жұтатын материалдың жолақ саңылауынан жоғары болатын күн спектрінің бөлігімен шектеледі, ал энергиясы төмен фотондар пайдаланылмайды.

Бұл шектеуді айналып өтудің бір жолы кернеуді генерациялау үшін бірнеше жолақ саңылаулары және бірнеше түйіспелері бар екі (немесе одан да көп) әртүрлі ұяшықтарды пайдалану болып табылады. Бұлар «көп түйінді» жасушалар деп аталады («каскад» немесе «тандем» ұяшықтары деп те аталады). Көп қосылыс құрылғылары жалпы түрлендірудің жоғары тиімділігіне қол жеткізе алады, өйткені олар жарықтың энергетикалық спектрінің көп бөлігін электр энергиясына айналдыра алады.

Төменде көрсетілгендей, көп түйіспелі құрылғы – бұл жолақ саңылауының кему реті бойынша жеке бір өтпелі ұяшықтардың стекі (Мысалы). Үстіңгі жасуша жоғары энергиялы фотондарды басып алады және қалған фотондарды төменгі диапазондағы жасушаларға жұту үшін жібереді.

Көптұтас жасушалардағы бүгінгі зерттеулердің көпшілігі құрамдас жасушалардың бірі (немесе барлығы) ретінде галлий арсенидіне бағытталған. Мұндай жасушалар шоғырланған күн сәулесінің астында шамамен 35% тиімділікке жетті. Көп қосылыс құрылғылары үшін зерттелген басқа материалдар аморфты кремний және мыс индий дизелиді болды.

Мысал ретінде төмендегі көп қосылыс құрылғысы галлий индий фосфидінің жоғарғы ұяшығын, жасушалар арасындағы электрондар ағынына көмектесу үшін «туннельдік түйіспені» және галлий арсенидінің төменгі ұяшығын пайдаланады.

Алдыңғы:Неліктен фотоэлектрге бару керек?

Келесі:Күн сәулесіндегі комбайн қорабы дегеніміз не?