Πόσο λειτουργούν τα ηλιακά κύτταρα λεπτού υδατογράφου
Τα ηλιακά κύτταρα λεπτών υδατογραφίας κατασκευάζονται με εναπόθεση λεπτών στρωμάτων υλικού ημιαγωγού σε ένα υπόστρωμα, όπως γυαλί, μέταλλο ή πλαστικό. Το υλικό ημιαγωγού είναι συνήθως ένα από τα παρακάτω:
* Cadmium Telluride (CDTE)
* Σεληνίδιο χαλκού ινδίου (CIGS)
* Άμορφο πυρίτιο (a-si)
Αυτά τα υλικά επιλέγονται επειδή έχουν υψηλό συντελεστή απορρόφησης, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να απορροφήσουν πολλή φωτεινή ενέργεια ακόμη και σε λεπτά στρώματα.
Η διαδικασία εναπόθεσης του υλικού ημιαγωγού πάνω στο υπόστρωμα ονομάζεται εναπόθεση λεπτού φιλμ. Υπάρχουν διάφορες διαφορετικές τεχνικές εναπόθεσης λεπτών υδατών, όπως:
* Εξάτμιση
* Ψεκασμός
* Η εναπόθεση χημικών ατμών (CVD)
* Επιξία μοριακής δέσμης (MBE)
Μόλις το υλικό ημιαγωγού έχει κατατεθεί στο υπόστρωμα, είναι τυπικά επικαλυμμένο με διαφανή αγωγό, όπως οξείδιο του κασσίτερου ινδίου (ITO). Αυτό το στρώμα βοηθά στη συλλογή του ηλεκτρικού ρεύματος που παράγεται από το ηλιακό κύτταρο.
Τα ηλιακά κύτταρα λεπτών υδατογραφίας είναι συνήθως πιο αποτελεσματικά από τα συμβατικά ηλιακά κύτταρα πυριτίου σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα λεπτά στρώματα υλικού ημιαγωγού απορροφούν το φως πιο αποτελεσματικά από τις παχύτερες πλακές που χρησιμοποιούνται στα συμβατικά ηλιακά κύτταρα.
Ωστόσο, τα ηλιακά κύτταρα λεπτού υδατογράφου είναι επίσης λιγότερο αποτελεσματικά από τα συμβατικά ηλιακά κύτταρα πυριτίου σε συνθήκες υψηλού φωτισμού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα λεπτά στρώματα του υλικού ημιαγωγών μπορεί να γίνουν πολύ ζεστά και να χάσουν την αποτελεσματικότητα.
Συνολικά, τα ηλιακά κύτταρα λεπτού υδατογράφου προσφέρουν ορισμένα πλεονεκτήματα έναντι συμβατικών ηλιακών κυττάρων πυριτίου, συμπεριλαμβανομένων:
* Χαμηλότερο κόστος
* Ελαφρύτερο βάρος
* Περισσότερη ευελιξία
* Καλύτερη απόδοση σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού
Αυτά τα πλεονεκτήματα καθιστούν τα ηλιακά κύτταρα λεπτής υδατογράφησης μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για μελλοντικές εφαρμογές ηλιακής ενέργειας.
Ακολουθεί μια πιο λεπτομερής εξήγηση για το πόσο λειτουργούν τα ηλιακά κύτταρα λεπτών ταινιών:
1. Το φως χτυπά το υλικό ημιαγωγού. Το υλικό ημιαγωγού αποτελείται από δύο στρώματα:ένα θετικά φορτισμένο στρώμα και ένα αρνητικά φορτισμένο στρώμα.
2. Η φωτεινή ενέργεια δημιουργεί ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Το ζεύγος ηλεκτρονίων-οπών αποτελείται από ένα ηλεκτρόνιο που χτυπάει από την τροχιά του και μια τρύπα που παραμένει στη θέση του.
3. Το ηλεκτρόνιο και η οπή μετακινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Το ηλεκτρόνιο κινείται προς το θετικά φορτισμένο στρώμα και η τρύπα κινείται προς το αρνητικά φορτισμένο στρώμα.
4. Το ηλεκτρόνιο και η οπή φτάνουν στα ηλεκτρόδια. Το ηλεκτρόνιο και η οπή φτάνουν στα ηλεκτρόδια, τα οποία συνδέονται με ένα εξωτερικό κύκλωμα.
5. Το ηλεκτρόνιο και η οπή ανασυνδυαστούν και η ηλεκτρική ενέργεια απελευθερώνεται ως ηλεκτρική ενέργεια.
Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά καθώς το φως χτυπά το υλικό ημιαγωγών, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
