Wat zijn silicium zonnecellen?

Zonnecellen zijn apparaten die lichte energie omzetten in elektrische energie.Om goed te werken, moeten de cellen worden bedekt met een halfgeleidermateriaal dat het licht kan absorberen.Silicium zonnecellen zijn zonnecellen die zijn bedekt met silicium en het meest voorkomende type zijn dat wordt gebruikt.Deze cellen zijn verbonden in series genaamd modules en de modules zijn onderling verbonden om een array te vormen die de gewenste spanning produceert.Deze worden vervolgens in een beschermende container geplaatst achter panelen van glas die het zonlicht naar de cellen leiden.

Wanneer licht het zonnepaneel raakt, worden de fotonen geabsorbeerd door het halfgeleidermateriaal.De elektronen worden losgekleurd en stromen door het materiaal dat elektriciteit produceert.Een reeks silicium zonnecellen zet deze energie om in de stroom (DC) elektriciteit.In een geïntegreerd systeem wordt de elektriciteit vervolgens in het elektriciteitsnet ingevoerd met behulp van omvormers.Stand-alone zonneproducten bewaren de elektriciteit in batterijen.

Hoewel silicium een veel voorkomend element is, is het meestal gebonden in silica.Het zuivere silicium moet uit het silica worden geëxtraheerd en vervolgens worden verwerkt om de geleidbaarheid ervan te vergroten.Puur silicium is een slechte geleider van elektriciteit, maar wanneer bepaalde onzuiverheden worden toegevoegd, meestal fosforatomen, wordt het een uitstekende geleider.Deze verwerking besteedt veel energie en is verantwoordelijk voor de hoge kosten van silicium zonnecellen.Traditioneel vervaardigde cellen gebruiken silicium met één kristal in een bulkvorm die in wafels wordt gesneden.

Om de kosten te helpen verminderen, hebben wetenschappers dunne film silicium zonnecellen ontwikkeld.Deze gebruiken slechts ongeveer één procent van het silicium dat een traditionele cel zou gebruiken, maar helaas zijn ze veel minder efficiënt.Cellen gemaakt met meerdere lagen dunne film zijn ontwikkeld die even efficiënt zijn als de duurdere traditionele cellen, en toch de voordelen van lagere kosten, lichter gewicht en meer flexibiliteit behouden.Polykristallijne en amorfe dunne film siliciumcellen zijn extra, goedkopere opties.

Een andere uitdaging voor wetenschappers is om een manier te vinden om de effectiviteit van silicium zonnecellen te vergroten.Zonlicht heeft een breed scala aan golflengten met fotonen met een breed scala aan energieën.Sommige hiervan zijn te zwak of te sterk om het elektronen-gatpaar te vormen dat nodig is om te worden gevangen door het halfgeleidermateriaal.De meeste cellen zijn slechts 15% efficiënt, wat betekent dat ze slechts 15% van de elektrische energie vanen in het zonlicht dat door de panelen gaat.Silicium zonnecellen.Het vinden van manieren om de efficiëntie van de dunne film te verhogen, waardoor de kosten aanzienlijk worden verlaagd, is een prioriteit van een door de Europese Unie gefinancierd onderzoeksproject.Een bedrijf in Japan heeft silicium zonnecellen ontwikkeld voor gebruik in meerdere producten die een gemiddelde efficiëntie van 25%hebben.Boeing-Spectrolab, een Amerikaans bedrijf heeft een concentrator silicium zonnecel ontwikkeld die 40,7% efficiëntie heeft.

Mare-onderzoek en ontwikkeling is vereist voordat zonne-energie een primaire energiebron wordt, maar dit is een gebied dat internationale aandacht en financiering ontvangt.Naarmate de kosten dalen en de efficiëntie verbetert, kan zonne -energie veel meer gebruikelijk worden.Zelfs met deze uitdagingen worden silicium zonnecellen al in verschillende producten gebruikt.Deze omvatten elke dag items zoals rekenmachines, zaklampen, telefoonladers, waterfonteinen en binnenlandse en commerciële warmwatersystemen.