NASA Science Mission Directorate (Dansk)

by Gil Knier

back to the [email protected] story “The Edge of Sunshine”

What is Photovoltaics?

Photovoltaics is the direct conversion of light into electricity at the atomic level., Nogle materialer udviser en egenskab kendt som den fotoelektriske effekt, der får dem til at absorbere fotoner af lys og frigive elektroner. Når disse frie elektroner er fanget, en elektrisk strøm resultater, der kan bruges som elektricitet.

Den fotoelektriske effekt blev først bemærket af en fransk fysiker, Edmund Bequerel, i 1839, der fandt, at visse materialer, der ville producere små mængder af elektrisk strøm, når de udsættes for lys., I 1905 beskrev Albert Einstein lysets natur og den fotoelektriske effekt, som fotovoltaisk teknologi er baseret på, som han senere vandt en Nobelpris i fysik. Det første fotovoltaiske modul blev bygget af Bell Laboratories i 1954. Det blev faktureret som et solbatteri og var for det meste bare en nysgerrighed, da det var for dyrt at få udbredt brug. I 1960 ‘ erne begyndte rumindustrien at gøre den første seriøse brug af teknologien til at levere strøm ombord på rumfartøjer. Gennem rumprogrammerne blev teknologien avanceret, dens pålidelighed etableret, og omkostningerne begyndte at falde., Under energikrisen i 1970 ‘ erne fik fotovoltaisk teknologi anerkendelse som en kilde til magt til ikke-rumapplikationer.

diagrammet ovenfor illustrerer driften af en grundlæggende fotovoltaisk celle, også kaldet en solcelle. Solceller er lavet af samme slags halvledermaterialer, såsom silicium, der anvendes i mikroelektronikindustrien. For solceller behandles en tynd halvlederskive specielt til dannelse af et elektrisk felt, positivt på den ene side og negativt på den anden., Når lysenergi rammer solcellen, slås elektroner løs fra atomerne i halvledermaterialet. Hvis elektriske ledere er fastgjort til de positive og negative sider, der danner et elektrisk kredsløb, kan elektronerne fanges i form af en elektrisk strøm-det vil sige elektricitet. Denne elektricitet kan derefter bruges til at drive en belastning, såsom et lys eller et værktøj.

et antal solceller, der er elektrisk forbundet til hinanden og monteret i en understøtningsstruktur eller ramme, kaldes et fotovoltaisk modul., Moduler er designet til at levere elektricitet ved en bestemt spænding, såsom et fælles 12 volt system. Den producerede strøm er direkte afhængig af, hvor meget lys der rammer modulet.

Flere moduler, der kan være forbundet sammen for at danne et array. Generelt er jo større arealet af et modul eller en Matri,, jo mere elektricitet, der vil blive produceret. Fotovoltaiske moduler og arrays producerer jævnstrøm (dc) elektricitet., De kan tilsluttes i både Serie og parallelle elektriske arrangementer for at producere enhver nødvendig spænding og strømkombination.

Dagens mest almindelige PV-enheder, der bruger et enkelt vejkryds, eller interface, til at skabe et elektrisk felt i en halvleder som en PV-celle. I en enkelt-junction PV-celle kan kun fotoner, hvis energi er lig med eller større end båndgabet i cellematerialet, frigøre en elektron til et elektrisk kredsløb., Med andre ord er det fotovoltaiske respons fra enkeltkrydsningsceller begrænset til den del af solens spektrum, hvis energi er over båndgabet i det absorberende materiale, og fotoner med lavere energi anvendes ikke.en måde at omgå denne begrænsning er at bruge to (eller flere) forskellige celler med mere end et båndgab og mere end et kryds til at generere en spænding. Disse kaldes” multijunction ” celler (også kaldet “cascade” eller “tandem” celler)., Multifunktionsenheder kan opnå en højere total konverteringseffektivitet, fordi de kan konvertere mere af lysets energispektrum til elektricitet.

som vist nedenfor er en multifunktionsenhed en stak individuelle enkeltkrydsningsceller i faldende rækkefølge af båndgab (f.eks.). Den øverste celle fanger fotonerne med høj energi og sender resten af fotonerne videre til at blive absorberet af celler med lavere båndgap.

Meget af nutidens forskning i multijunction celler, der fokuserer på galliumarsenid, som en (eller alle) af den del celler., Sådanne celler har nået effektivitet på omkring 35% under koncentreret sollys. Andre materialer undersøgt for multijunction enheder har været amorf silicium og kobber indium diselenid.

som et eksempel bruger multifunktionsenheden nedenfor en topcelle af galliumindiumphosphid, “en tunnelforbindelse” for at hjælpe strømmen af elektroner mellem cellerne og en bundcelle af galliumarsenid.,

Â
tilbage til den [email protected] historien “The Edge of Sunshine”
Deltag i vores voksende liste af abonnenter – tilmeld dig vores hurtig nyheder levering, og du vil modtage en mail, hver gang vi sender en ny historie!!!
Mere

Overskrifter

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *