Hvad er siliciumsolceller?

Solceller er enheder, der omdanner lysenergi til elektrisk energi.For at arbejde korrekt skal cellerne være dækket med et halvledermateriale, der kan absorbere lyset.Siliciumsolceller er solceller, der er coatet med silicium og er den mest almindelige type anvendte.Disse celler er forbundet i serier kaldet moduler, og modulerne er forbundet med at danne en matrix, der producerer den ønskede spænding.Disse anbringes derefter i en beskyttende beholder bag paneler af glas, der dirigerer sollyset til cellerne.

Når lys rammer solcellepanelet, absorberes fotonerne af halvledermaterialet.Elektronerne er banket løs og strømmer gennem det materiale, der producerer elektricitet.En række siliciumsolceller konverterer denne energi til jævnstrøm (DC) elektricitet.I et integreret system føres elektriciteten derefter ind i elnettet ved hjælp af invertere.Stand-alone solprodukter opbevarer elektriciteten i batterier.

Mens silicium er et meget almindeligt element, er det normalt bundet i silica.Det rene silicium skal ekstraheres fra silica og behandles derefter for at øge dens ledningsevne.Ren silicium er en dårlig leder af elektricitet, men når visse urenheder tilsættes, typisk fosfor atomer, bliver det en fremragende leder.Denne behandling bruger meget energi og er ansvarlig for de høje omkostninger ved siliciumsolceller.Traditionelt fremstillede celler bruger enkeltkrystallsilicium i en bulkform, der er skåret i skiver.

For at hjælpe med at afbøde omkostningerne har forskere udviklet tynde filmsiliciumsolceller.Disse bruger kun ca. en procent af silicium, som en traditionel celle ville bruge, men desværre er de meget mindre effektive.Celler fremstillet med flere lag af tynd film er blevet udviklet, som er lige så effektive som de dyrere traditionelle celler, og alligevel opretholder fordelene ved lavere omkostninger, lettere vægt og større fleksibilitet.Polykrystallinske og amorfe tynde filmsiliciumceller er yderligere muligheder for lavere omkostninger.

En anden udfordring for forskere er at finde en måde at øge effektiviteten af siliciumsolceller.Sollys har en bred vifte af bølgelængder, der indeholder fotoner med en lang række energier.Nogle af disse er for svage eller for stærke til at danne det elektronhullepar, der kræves for at blive fanget af halvledermaterialet.De fleste celler er kun 15% effektive, hvilket betyder, at de kun fanger 15% af den elektriske energi, der er tilgængelig i sollyset, der passerer gennem panelerne.

Arbejdet udføres over hele verden for at finde måder at øge effektiviteten og mindske omkostningerne vedSiliciumsolceller.At finde måder at øge tyndfilmeffektiviteten og derved reducere omkostningerne i høj grad, er en prioritet for et EU-finansieret forskningsprojekt.Et firma i Japan har udviklet siliciumsolceller til brug i flere produkter, der har en gennemsnitlig effektivitet på 25%.Boeing-spektrolab, et amerikansk selskab, har udviklet en koncentrator siliciumsolcelle, der har 40,7% effektivitet.

Mareforskning og udvikling er påkrævet, før solenergi bliver en primær energikilde, men alligevel er dette et område, der får international opmærksomhed og finansiering.Efterhånden som omkostningerne falder, og effektiviteten forbedres, kan solenergi blive meget mere almindeligt.Selv med disse udfordringer bruges siliciumsolceller allerede i forskellige produkter.Disse inkluderer hver dag genstande som regnemaskiner, lommelygter, telefonopladere, vand springvand og indenlandske og kommercielle varmtvandssystemer.