> Мэдээ > Компанийн мэдээ

Фотовотаик гэж юу вэ?

2022-12-22

Фотоволтайк нь гэрлийг атомын түвшинд шууд цахилгаан болгон хувиргах явдал юм. Зарим материал нь гэрлийн фотоныг шингээж, электрон ялгаруулахад хүргэдэг фотоэлектрик эффект гэж нэрлэгддэг шинж чанарыг харуулдаг. Эдгээр чөлөөт электронуудыг барьж авах үед цахилгаан гүйдэл үүсч, цахилгаан болгон ашиглаж болно.

Фотоэлектрик эффектийг анх 1839 онд Францын физикч Эдмунд Бекерел тэмдэглэж, зарим материал гэрэлд өртөх үед бага хэмжээний цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг болохыг тогтоожээ. 1905 онд Альберт Эйнштейн гэрлийн мөн чанар, фотоцахилгаан үүсгүүрийн технологид үндэслэсэн фотоэлектрик эффектийг тайлбарлаж, улмаар физикийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. Анхны фотоволтайк модулийг 1954 онд Bell Laboratories бүтээжээ. Энэ нь нарны зайны батерей гэж тооцогддог байсан бөгөөд өргөн хэрэглээнд хүрэхэд хэтэрхий үнэтэй байсан тул ихэвчлэн сониуч зан байсан юм. 1960-аад онд сансрын салбар сансрын хөлөг дээр эрчим хүч өгөх технологийг анх удаа нухацтай ашиглаж эхэлсэн. Сансрын хөтөлбөрүүдээр дамжуулан техник технологи хөгжиж, найдвартай байдал нь тогтоогдож, өртөг нь буурч эхлэв. 1970-аад оны эрчим хүчний хямралын үеэр фотоволтайк технологи нь сансрын бус хэрэглээний эрчим хүчний эх үүсвэр болж хүлээн зөвшөөрөгдсөн.

Дээрх диаграмм нь нарны зай гэж нэрлэгддэг үндсэн фотоволтайк эсийн ажиллагааг харуулж байна. Нарны зайг микроэлектроникийн салбарт ашигладаг цахиур зэрэг ижил төрлийн хагас дамжуулагч материалаар хийдэг. Нарны зайны хувьд нимгэн хагас дамжуулагч хавтанг тусгайлан боловсруулж, нэг талдаа эерэг, нөгөө талдаа сөрөг цахилгаан талбар үүсгэдэг. Нарны зайд гэрлийн энерги тусах үед электронууд хагас дамжуулагч материалын атомуудаас сулардаг. Хэрэв цахилгаан дамжуулагчийг эерэг ба сөрөг талуудтай холбож, цахилгаан хэлхээг үүсгэдэг бол электронуудыг цахилгаан гүйдэл, өөрөөр хэлбэл цахилгаан хэлбэрээр барьж болно. Энэ цахилгааныг дараа нь гэрэл, багаж хэрэгсэл гэх мэт ачааллыг тэжээхэд ашиглаж болно.

Өөр хоорондоо цахилгаанаар холбогдож, тулгуур бүтэц эсвэл хүрээ дотор суурилуулсан хэд хэдэн нарны зайг фотоволтайк модуль гэж нэрлэдэг. Модулиуд нь нийтлэг 12 вольтын систем гэх мэт тодорхой хүчдэлээр цахилгаан эрчим хүчээр хангах зориулалттай. Үйлдвэрлэсэн гүйдэл нь модульд хэр их гэрэл тусахаас шууд хамаардаг.

Өнөөгийн хамгийн түгээмэл PV төхөөрөмжүүд нь PV эс гэх мэт хагас дамжуулагч дотор цахилгаан талбар үүсгэхийн тулд нэг уулзвар буюу интерфейсийг ашигладаг. Нэг уулзвартай PV үүрэнд зөвхөн энерги нь эсийн материалын зурвасын завсартай тэнцүү буюу түүнээс их фотонууд нь цахилгаан хэлхээнд электроныг чөлөөлж чаддаг. Өөрөөр хэлбэл, нэг уулзвартай эсийн фотоволтайк хариу үйлдэл нь нарны спектрийн энерги нь шингээгч материалын зурвасын зайнаас дээгүүр байгаа хэсэгт хязгаарлагддаг бөгөөд бага энергитэй фотонуудыг ашигладаггүй.

Энэ хязгаарлалтыг даван туулах нэг арга бол хүчдэл үүсгэхийн тулд нэгээс олон зурвасын завсар, нэгээс олон уулзвар бүхий хоёр (эсвэл түүнээс дээш) өөр эсүүдийг ашиглах явдал юм. Эдгээрийг "олон уулзвар" эс гэж нэрлэдэг (мөн "каскад" эсвэл "тандем" эсүүд гэж нэрлэдэг). Олон холболтын төхөөрөмжүүд нь гэрлийн энергийн спектрийн илүү хэсгийг цахилгаан болгон хувиргаж чаддаг тул нийт хувиргах үр ашгийг илүү өндөр болгож чадна.

Доор үзүүлсэнчлэн олон уулзвар төхөөрөмж нь зурвасын завсарын буурах дарааллаар бие даасан нэг уулзварт эсүүдийн стек юм (Жишээ нь). Дээд эс нь өндөр энергитэй фотонуудыг барьж аваад үлдсэн фотонуудыг дамжуулж доод зурвасын зайтай эсүүдэд шингээнэ.

Өнөөдрийн олон уулзварт эсийн судалгаануудын ихэнх нь бүрэлдэхүүн эсийн нэг (эсвэл бүх) галлийн арсенид дээр төвлөрдөг. Ийм эсүүд нарны төвлөрсөн гэрэлд 35% орчим үр ашигтай ажилладаг. Олон холболтын төхөөрөмжүүдэд судлагдсан бусад материал бол аморф цахиур ба зэсийн индий диеленид юм.

Жишээлбэл, доорх олон уулзвар төхөөрөмж нь галлийн индий фосфидын дээд эс болох "хонгилын уулзвар"-ыг эс хоорондын электронуудын урсгалд туслах зорилгоор, галлийн арсенидын доод эсийг ашигладаг.

Өмнөх:Та яагаад фотоволтайк руу явах ёстой вэ?

Дараачийн:Нарны комбайн хайрцаг гэж юу вэ?