В фотодиод оптимизирани за ефективно зареждане на енергия е слънчевата клетка. Той работи в режим на фотоволтаични, тъй като той е напред предубедени напрежение, генерирани в товарното съпротивление.
Монокристални слънчеви клетки са получени по метод, подобен на производство на полупроводникови устройства. Тя включва отглеждане на единичен кристал слитък от стопен силиций с висока чистота (P-тип), въпреки че не е чиста и за полупроводникови устройства. Отливката се реже с диамант видя в вафли. Тъй като модерните слънчеви клетки почти квадратни, излишък силициев се отстранява в процеса на придаване на квадратен блок плесен. Соларните клетки могат да бъдат гравирани за придаване на текстура повърхност (грапавост) за подобряване на абсорбцията на светлината. Значителна част от силициев се губи по време на производството на квадратни плочки с размери 10 или 15 см. В момента, слънчеви производители клетъчни обикновено купуват плоча на този етап, производителите на полупроводници.
Плаките P-тип мивка "успоредно" в баня от стопен силициев диоксид чрез подлагане само външната страна на допинг онечистване на N-тип дифузия пещ. Процесът на дифузия образува тънък слой от N-тип върху горната повърхност на соларната клетка. Дифузията също затваря ръба на горната и долната повърхност на соларната клетка. За да премахнете приключването на соларната клетка, ръбовете трябва да бъдат отстранени чрез плазмено ецване. сребро и / или алуминиева паста се нанася върху обратната страна на соларната клетка, и сребро окото - предната страна. След това, те са синтероьан във фурната за добър електрически контакт (показан по-долу).
Клетки метални ленти, свързани в серия. За зарядното 12-волтова слънчева клетки 36 (около 0.5 V всеки) вакуумна ламиниран между стъкло и метал покритие. Стъклото може да има текстурирана повърхност, която помага да се поглъщат светлината.
Промишлени монокристални силициеви соларни клетки с максимална ефективност (21.5%) имат всички контакти на задната стена на клетката. Активната повърхност на клетката се увеличава поради изместване на горните контактни проводници (-) контакт на гърба на клетката. Горна (-) контакти обикновено са направени на N-тип силиций върху горната страна на клетката. Следващата фигура (-) терминалите оформени на дъното на N + дифузия, редуващи се с (+) терминали. Горната повърхност е текстурирани да се улесни усвояването на светлина вътре в клетката.
Поликристален силиций клетки започват да се образува стопен силиций, формован в правоъгълна форма. Както обтягащо охлади, тя кристализира в няколко големи (за размера на мм до cm) на произволно ориентирани кристали, вместо единичен кристал. Останалата част от процеса е същата като тази на слънчеви клетки единичен кристал. На завършени клетки се виждат линии като счупени клетки. Тяхната ефективност не е по-висока от тази на единичен кристал елементи поради загуби в границите на кристали. Поради случайна ориентация на кристалите на клетъчната повърхност на соларната може да бъде грапава чрез ецване. Въпреки това, покритие антирефлексно увеличава тяхната ефективност. Тези соларни клетки са конкурентоспособни навсякъде, с изключение на космически приложения.
Трислоен слънчева клетка: много висока производителност слънчева клетка е купчина от три елемента, които са конфигурирани за усвояване на различни части от слънчевия спектър. Въпреки, че трите елемента могат да бъдат подредени един върху друг, но хвърли единичната кристална структура на полупроводникови слоеве 20 е по-компактен. В ефективност от 32%, за използване в космоса в момента, се отдава предпочитание на силиций. Висока цена не позволява да се намери много приложения в света, с изключение на концентратори, основани на лещите или огледала.
Интензивен изследвания наскоро пусна версия, подобрена за наземно концентратор на 400-1000 слънца и ефективността на 40,7%. Това изисква голямо евтин Френел леща или рефлектора и малката повърхност на скъп полупроводници. Тази комбинация се счита за конкурентен на соларни клетки с ниска цена силиций за соларни централи.
Organometallic химическо отлагане на пари (MOCVD, Метал отлагане на пари органични химически) определя слоеве на повърхността на тип Р-германий. Горните слоеве на индий-галий фосфид (GaInP) N и Р тип, имащ лента разлика от 1.85 ЕГ, които абсорбират ултравиолетова и видима светлина. Тези дължини на вълните имат достатъчно енергия, за да влезе в забранена зона. По-дълги дължини на вълната (ниска енергия) не са достатъчно енергия за генериране на електрон-дупка двойки и преминава към следващия слой. Слоеве от галиев арсенид, имащи група разлика от 1.42 ЕГ, който абсорбира близката инфрачервена светлина. Накрая, германий слой и субстрата абсорбира инфрачервени светлина. Последователността на трите елемента произвежда напрежение, което е сума от напрежения от три елемента. Напрежение, генерирано от всеки материал, при 0,4 V е по-малко от разликата на енергия лента е показано в таблицата по-долу. Например, за GaInP: 1,8 ЕГ / е - 0.4 V = 1.4 V. Всички три елемента напрежение е 1.4 V + 1.4 V + 0.3 V = 2,7 V.
А висока производителност трислойна слънчева клетка
Кристални слънчевите панели са с дълъг експлоатационен живот. Много масиви са гарантирани в продължение на 25 години и се считат за подходящи за използване в продължение на 40 години. Те не страдат от първоначалното влошаване в сравнение с аморфен силиций.
Както монокристални и mnogokristallicheskie слънчевата клетки, базирани на силициеви пластини. Силиконовата - този субстрат и активните слоеве. Следователно, много силиций консумира. Този вид слънчеви клетки е около продължение на няколко десетилетия и обхваща около 86% от слънчевата енергия пазара.
Тънък филм слънчеви клетки от аморфен силиций с помощта на много малко количество активни материали, силиций. Приблизително половината от стойността на слънчеви клетки конвенционален кристален силиций се струва. Процесът на нанасяне на тънък филм намалява това разходи. Недостатък е, че ефективността е приблизително половината на ефективността на конвенционален кристален слънчеви клетки. Освен това, ефективността се намалява с 15-35% при излагане на слънчева светлина. 7% ефикасност скоро се намали до 5%. Тънкият слой аморфен силиций елементи работят по-добре кристални елементи в приглушена светлина. Те правят добро използване на калкулатори за слънчева енергия.
Non-силициеви соларни клетки представляват около 7% от пазара. Този тънък филм поликристален слънчеви клетки. Предмет на изследванията са различни съставни полупроводници. Някои не-силициеви елементи са в производство. Като правило, тяхната ефективност е по-добра от тази на аморфен силиций, но не толкова добър, колкото този на кристален силиций.
Кадмиев телурид като поликристален тънък слой върху метал или стъкло може да има по-висока производителност от един аморфен силиций тънък слой. Когато се прилага този метален слой е отрицателна контакт с тънък филм telllurida кадмий. Прозрачен кадмий сулфид над кадмий telllurida Р-тип служи буферен слой. Положителен горната контакт - е прозрачен, електропроводим калаен оксид, легирани с флуор. Тези слоеве могат да бъдат подредени, вместо стъкло, метал фолио по време на производството. Това фолио се отстранява след клетката е инсталиран на постоянен субстрата.
процес отлагане Кадмий телурид на стъклото започва с отлагането на прозрачен, електропроводим калаен оксид на N-тип стъклен субстрат. Следващ слой - на кадмиев телурид P-тип; въпреки че може да се използва и на N-тип и вътрешен полупроводников. Тези два слоя представляват PN възел. Слой на P + (силно легирани P-тип), оловен телурид помага да се установи контакт с ниско съпротивление. Метален контакт осигуряват крайна контакт с олово телурид. Тези слоеве могат да бъдат подредени чрез вакуумно отлагане, химическо отлагане на пари (CVD), чрез ситопечат, електролитно отлагане или химическо отлагане от атмосферното налягане (APCVD) в хелий.
Вариант на кадмиев телурид е кадмий живак телурид. Нейната притежава ниско съпротивление и ниска устойчивост на контакт повишава ефективността в сравнение с кадмиев телурид.
Една слънчева клетка на базата диселенид, кадмий индий галий (CIGS)
Диселенида, кадмий индий галий. най-обещаващите слънчеви клетки тънък филм се произвеждат на ролка от десет инча от гъвкав полиамид - диселенид, кадмий индий галий (CIGS, кадмий индий галий диселенид). Ефективност - 10%. Въпреки кристален силиций компоненти промишлен клас надвишават тази стойност преди десетилетие, CIGS е да бъдат конкурентоспособни на разходите. процес на отлагане се появят при достатъчно ниска температура в продължение на смола полиимид като субстрат вместо от метал или стъкло (Фигура горе). CIGS се произвежда в рулони, която трябва да се намалят разходите. на CIGS базирани елементи могат също да бъдат получени в резултат на изключително ниската цена на електрохимичния процес.
За да обобщим
- Повечето слънчеви клетки - това монокристали или от поликристален силиций, поради тяхната добра ефективност и разумна цена.
- По-малко ефективни тънкослойни аморфно или поликристални различни материали заемат останалата част от пазара.
- Следващата таблица сравнява избран соларната клетка
Свойства на слънчеви клетки
Въведете слънчеви клетки
Свързани статии