> Նորություններ > Ընկերության նորություններ

Ի՞նչ է ֆոտովոտեյսը:

2022-12-22

Ֆոտովոլտաիկները ատոմային մակարդակում լույսի ուղղակի փոխակերպումն է էլեկտրականության։ Որոշ նյութեր ցուցադրում են հատկություն, որը հայտնի է որպես ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ, որը ստիպում է նրանց կլանել լույսի ֆոտոնները և ազատել էլեկտրոններ: Երբ այս ազատ էլեկտրոնները գրավվում են, առաջանում է էլեկտրական հոսանք, որը կարող է օգտագործվել որպես էլեկտրականություն:

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտն առաջին անգամ նկատել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Էդմունդ Բեկերելը 1839 թվականին, ով պարզել է, որ որոշ նյութեր լույսի ազդեցության տակ թողնում են փոքր քանակությամբ էլեկտրական հոսանք։ 1905 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնը նկարագրեց լույսի բնույթը և ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը, որի վրա հիմնված է ֆոտոգալվանային տեխնոլոգիան, ինչի համար նա հետագայում արժանացավ ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակի։ Առաջին ֆոտոգալվանային մոդուլը կառուցվել է Bell Laboratories-ի կողմից 1954թ.-ին: Այն հաշվարկվել է որպես արևային մարտկոց և հիմնականում ուղղակի հետաքրքրություն էր, քանի որ այն չափազանց թանկ էր լայն կիրառություն ստանալու համար: 1960-ականներին տիեզերական արդյունաբերությունը սկսեց կիրառել տեխնոլոգիայի առաջին լուրջ օգտագործումը տիեզերանավի վրա էներգիա ապահովելու համար: Տիեզերական ծրագրերի միջոցով տեխնոլոգիան առաջադիմեց, հաստատվեց դրա հուսալիությունը, և արժեքը սկսեց նվազել։ 1970-ականների էներգետիկ ճգնաժամի ժամանակ ֆոտոգալվանային տեխնոլոգիան ճանաչում ձեռք բերեց որպես էներգիայի աղբյուր ոչ տիեզերական կիրառությունների համար:

Վերևի դիագրամը ցույց է տալիս հիմնական ֆոտոգալվանային բջիջի աշխատանքը, որը նաև կոչվում է արևային մարտկոց: Արևային մարտկոցները պատրաստված են նույն տեսակի կիսահաղորդչային նյութերից, ինչպիսիք են սիլիցիումը, որոնք օգտագործվում են միկրոէլեկտրոնիկայի արդյունաբերության մեջ: Արեգակնային բջիջների համար բարակ կիսահաղորդչային վաֆլը հատուկ մշակվում է էլեկտրական դաշտ ձևավորելու համար՝ մի կողմից դրական, մյուս կողմից՝ բացասական: Երբ լուսային էներգիան հարվածում է արեգակնային մարտկոցին, էլեկտրոնները արձակվում են կիսահաղորդչային նյութի ատոմներից: Եթե էլեկտրական հաղորդիչները կցված են դրական և բացասական կողմերին՝ ձևավորելով էլեկտրական միացում, էլեկտրոնները կարող են բռնվել էլեկտրական հոսանքի տեսքով, այսինքն՝ էլեկտրականության: Այնուհետև այս էլեկտրաէներգիան կարող է օգտագործվել բեռի, օրինակ՝ լույսի կամ գործիքի սնուցման համար:

Մի շարք արևային մարտկոցներ, որոնք էլեկտրականորեն կապված են միմյանց և տեղադրված են աջակցության կառուցվածքի կամ շրջանակի մեջ, կոչվում են ֆոտոգալվանային մոդուլ: Մոդուլները նախատեսված են որոշակի լարման ժամանակ էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար, օրինակ՝ ընդհանուր 12 վոլտ համակարգ: Արտադրվող հոսանքն ուղղակիորեն կախված է նրանից, թե որքան լույս է հարվածում մոդուլին:

Այսօրվա ամենատարածված ՖՎ սարքերը օգտագործում են մեկ հանգույց կամ ինտերֆեյս՝ կիսահաղորդչի ներսում էլեկտրական դաշտ ստեղծելու համար, ինչպիսին է ՖՎ բջիջը: Մեկ հանգույցով ՖՎ խցում միայն ֆոտոնները, որոնց էներգիան հավասար է կամ ավելի մեծ է, քան բջջի նյութի ժապավենի բացը, կարող են էլեկտրոն ազատել էլեկտրական շղթայի համար: Այլ կերպ ասած, մեկ հանգույցի բջիջների ֆոտոգալվանային արձագանքը սահմանափակվում է արևի սպեկտրի այն մասով, որի էներգիան ներծծող նյութի գոտու բացվածքից բարձր է, և ավելի ցածր էներգիայի ֆոտոններ չեն օգտագործվում:

Այս սահմանափակումը շրջանցելու եղանակներից մեկը երկու (կամ ավելի) տարբեր բջիջների օգտագործումն է՝ մեկից ավելի գոտի բացվածքով և մեկից ավելի հանգույցներով, լարման առաջացման համար: Դրանք կոչվում են «բազմաբնույթ» բջիջներ (նաև կոչվում են «կասկադ» կամ «տանդեմ» բջիջներ): Multijunction սարքերը կարող են հասնել ավելի բարձր ընդհանուր փոխակերպման արդյունավետության, քանի որ դրանք կարող են փոխակերպել լույսի էներգիայի սպեկտրի ավելի մեծ մասը էլեկտրականության:

Ինչպես ցույց է տրված ստորև, բազմակցման սարքը առանձին մեկ հանգույցի բջիջների կույտ է` ըստ գոտիների բացվածքի նվազման կարգի (օր.): Վերին բջիջը գրավում է բարձր էներգիայի ֆոտոնները և փոխանցում է մնացած ֆոտոնները, որպեսզի դրանք կլանվեն ավելի ցածր գոտի ունեցող բջիջների կողմից:

Բազմաճյուղ բջիջներում այսօրվա հետազոտությունների մեծ մասը կենտրոնացած է գալիումի արսենիդին՝ որպես բաղադրիչ բջիջներից մեկի (կամ բոլորի) վրա: Նման բջիջների արդյունավետությունը հասնում է շուրջ 35% արևի կենտրոնացված լույսի ներքո: Մյուս նյութերը, որոնք ուսումնասիրվել են բազմակցման սարքերի համար, եղել են ամորֆ սիլիցիումը և պղնձի ինդիումի դիզելենիդը:

Որպես օրինակ՝ ստորև բերված բազմակցիկային սարքը օգտագործում է գալիումի ինդիումի ֆոսֆիդի վերին բջիջը՝ «թունելի միացում», որպեսզի օգնի էլեկտրոնների հոսքին բջիջների միջև և գալիումի արսենիդի ստորին բջիջը։

Նախորդ:Ինչու՞ պետք է գնալ ֆոտոգալվանային:

Հաջորդը:Ինչ վերաբերում է առաքման վճարներին: