Каковы Кремниевые солнечные батареи?
Солнечные батареи - устройства, которые преобразовывают энергию света в электроэнергию. Чтобы работать должным образом, клетки должны быть покрыты материалом полупроводника, который может абсорбировать свет. Кремниевые солнечные батареи - солнечные батареи, которые покрыты кремнием, и являются наиболее распространенным используемым типом. Эти клетки связаны последовательно названные модулями, и модули связаны, чтобы формировать множество, которое производит желаемое напряжение. Они тогда помещены в защитную емкость позади групп стекла, которые направляют солнечный свет к клеткам.
Когда свет поражает солнечную батарею, фотоны поглощены материалом полупроводника. Электроны пробиты свободные и перекачивают материальное электричество производства. Множество кремниевых солнечных батарей преобразовывает эту энергию в постоянный ток (DC) электричество. В интегрированной системе электричество тогда питается в сетку электричества, используя инверторы. Автономные солнечные изделия сохраняют электричество в батареях.
В то время как кремний - очень общий элемент, он обычно связывается в кремнеземе. Чистый кремний должен быть извлечен из кремнезема, и затем обработан, чтобы увеличить его удельную электропроводность. Чистый кремний - недостаточный проводник электричества, но когда определенные примеси добавлены, обычно фосфористые атомы, это становится превосходным проводником. Эта обработка расходует много энергии, и ответственна за высокую стоимость кремниевых солнечных батарей. Традиционно произведенные клетки используют монокристаллический кремний в блочной форме, которая сокращена в пластинки.
Чтобы помочь смягчить стоимость, ученые разработали кремниевые солнечные батареи тонкой пленки. Эти использование только приблизительно один процент кремния, который традиционная клетка использовала бы, но к сожалению, они намного менее эффективны. Клетки, сделанные с многократными слоями тонкой пленки, были разработаны, которые столь же эффективны как более дорогие традиционные клетки, и все же обслуживают выгоду ниже стоимости, более легкого веса и большей гибкости. Поликристаллические и аморфные клетки кремния тонкой пленки - дополнительные, варианты меньшей стоимости.
Другая проблема для ученых состоит в том, чтобы найти способ увеличить эффективность кремниевых солнечных батарей. У солнечного света есть в широких пределах из длин волны, содержащих фотоны с в широких пределах из энергий. Некоторые из них слишком слабы или слишком прочны, чтобы формировать пару электронной дырки, требуемую быть захваченной материалом полупроводника. Большинство клеток только на 15 % эффективно, что означает, что они только захватывают 15 % электроэнергии, доступной в солнечном свете, который проходит через группы.
Работа делается во всем мире, чтобы найти способы увеличить эффективность и уменьшить стоимость кремниевых солнечных батарей. Обнаружение способов увеличить эффективность тонкой пленки, таким образом значительно уменьшая стоимость, является приоритетом относительно финансируемой европейским союзом научно-исследовательской работы. Компания в Лаке разработала кремниевые солнечные батареи для использования в многократных изделиях, у которого есть средний коэффициент полезного действия 25 %. Боинг-Spectrolab, американская корпорация разработала кремниевую солнечную батарею концентратора, у которой есть эффективность на 40.7 %.
Научно-исследовательская кобыла требуется прежде, чем солнечная энергия становится основным источником энергии, все же это - область, которая получает внимание международного сообщества и финансирование. Поскольку стоимость уменьшается, и эффективность улучшается, солнечная энергия может стать намного более банальной. Даже с этими проблемами, кремниевые солнечные батареи уже используются во множестве изделий. Они включают каждый день пункты, такие как калькуляторы, фонари, телефонные зарядные устройства, водные фонтаны, и внутренние и коммерческие системы горячей воды.