> Neiegkeeten > Firma Neiegkeeten

Wat ass Photovotaik?

2022-12-22

Photovoltaik ass déi direkt Konversioun vu Liicht an Elektrizitéit um atomesche Niveau. E puer Materialien weisen eng Eegeschafte bekannt als de fotoelektresche Effekt, deen se verursaacht Photone vu Liicht ze absorbéieren an Elektronen ze befreien. Wann dës fräi Elektronen gefaange ginn, entstinn en elektresche Stroum deen als Stroum benotzt ka ginn.

De photoelektresche Effekt gouf fir d'éischt vun engem franséische Physiker, Edmund Bequerel, am Joer 1839 bemierkt, deen erausfonnt huet datt verschidde Materialien kleng Quantitéiten un elektresche Stroum produzéieren wann se u Liicht ausgesat waren. 1905 huet den Albert Einstein d'Natur vum Liicht an de fotoelektreschen Effekt beschriwwen, op deem d'Fotovoltaiktechnologie baséiert, fir déi hie spéider en Nobelpräis an der Physik gewonnen huet. Den éischte Photovoltaikmodul gouf vum Bell Laboratories gebaut am Joer 1954. Et gouf als Solarbatterie berechent a war meeschtens just e Virwëtz, well et ze deier war fir wäit verbreet ze benotzen. An den 1960er huet d'Raumfaartindustrie ugefaang déi éischt seriös Notzung vun der Technologie ze maachen fir Kraaft u Bord vun der Raumschëff ze bidden. Duerch d'Raumprogrammer huet d'Technologie fortgeschratt, seng Zouverlässegkeet gouf etabléiert, an d'Käschte hunn ugefaang ze falen. Wärend der Energiekris an den 1970er Jore krut d'Photovoltaiktechnologie d'Unerkennung als Energiequell fir net-Raumapplikatiounen.

D'Diagramm uewen illustréiert d'Operatioun vun enger Basis Photovoltaikzell, och eng Solarzelle genannt. Solarzelle ginn aus derselwechter Aarte vu Hallefleitmaterialien, wéi Silizium, gemaach, an der Mikroelektronikindustrie benotzt. Fir Solarzellen gëtt eng dënn Hallefleitwafer speziell behandelt fir en elektrescht Feld ze bilden, op där enger Säit positiv an op där anerer negativ. Wann d'Liichtenergie d'Solarzelle schloen, ginn d'Elektronen aus den Atomer am Hallefleitmaterial lassgeschloen. Wann elektresch Dirigenten op déi positiv an negativ Säite befestegt sinn, en elektresche Circuit bilden, kënnen d'Elektronen a Form vun engem elektresche Stroum gefaange ginn - dat heescht Elektrizitéit. Dës Elektrizitéit kann dann benotzt ginn fir eng Laascht, wéi zum Beispill e Liicht oder e Tool, z'erhalen.

Eng Zuel vu Solarzellen, déi elektresch matenee verbonne sinn an an enger Ënnerstëtzungsstruktur oder Frame montéiert sinn, gëtt e Photovoltaikmodul genannt. Moduler sinn entwéckelt fir Stroum mat enger gewësser Spannung ze liwweren, sou wéi e gemeinsame 12 Volt System. De Stroum produzéiert ass direkt ofhängeg vun wéi vill Liicht de Modul schloen.

Déi heefegst PV-Geräter vun haut benotzen eng eenzeg Kräizung, oder Interface, fir en elektrescht Feld an engem Hallefleiter wéi eng PV Zell ze kreéieren. An enger eenzeger Kräizung PV Zell, nëmmen Photonen deenen hir Energie gläich oder méi grouss ass wéi d'Band Spalt vum Zellmaterial kënnen en Elektron fir en elektresche Circuit befreien. An anere Wierder, d'Photovoltaesch Äntwert vun eenzel-Kräizzellen ass limitéiert op den Deel vum Sonnespektrum, deem seng Energie iwwer de Bandspalt vum absorbéierende Material ass, an d'Photonne mat nidderegen Energie ginn net benotzt.

Ee Wee fir dës Begrenzung ëmzegoen ass zwee (oder méi) verschidden Zellen ze benotzen, mat méi wéi engem Bandspalt a méi wéi engem Kräizung, fir eng Spannung ze generéieren. Dës ginn als "Multijunction" Zellen bezeechent (och "Kaskade" oder "Tandem" Zellen genannt). Multijunction-Geräter kënnen eng méi héich Gesamtkonversiounseffizienz erreechen, well se méi vum Energiespektrum vum Liicht an Elektrizitéit konvertéieren.

Wéi hei ënnendrënner gewisen, ass e multijunction Apparat e Stack vun eenzelne Single-Kräizung Zellen an erofgaang Uerdnung vun Band Spalt (zB). Déi iewescht Zell erfaasst d'High-Energie-Photonen a passéiert de Rescht vun de Photonen weider, fir vun den ënneschte Bandspaltzellen absorbéiert ze ginn.

Vill vun der heiteger Fuerschung an Multijunction Zellen konzentréiert sech op Galliumarsenid als eng (oder all) vun de Komponentzellen. Esou Zellen hunn Effizienz vu ronn 35% ënner konzentréiert Sonneliicht erreecht. Aner Materialien, déi fir Multijunction-Geräter studéiert goufen, sinn amorph Silizium a Kupferindiumdiselenid.

Als Beispill benotzt de Multijunction-Apparat hei ënnen eng Topzell vu Gallium-Indium-Phosphid, "en Tunnelverbindung", fir de Stroum vun Elektronen tëscht den Zellen ze hëllefen, an eng ënnescht Zell vu Galliumarsenid.

Virdrun:Firwat sollt Dir fir Photovoltaik goen?

Nächst:Wat ass eng Kombinatiounskëscht an der Sonn?