NASA Science Mission Directorate (Norsk)

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., Noen materialer, som viser en eiendel som er kjent som den fotoelektriske effekt som forårsaker dem til å absorbere fotoner av lys og frigjøre elektroner. Når disse frie elektroner er tatt en elektrisk strøm resultater som kan brukes som elektrisitet.

Den fotoelektriske effekten ble først nevnt av en fransk fysiker, Edmund Bequerel, i 1839, som fant at visse materialer ville produsere små mengder av elektrisk strøm når de utsettes for lys., I 1905, Albert Einstein beskrev arten av lys og fotoelektrisk effekt som photovoltaic technology er basert på, for som han senere har vunnet nobelprisen i fysikk. Den første photovoltaic modulen ble bygget ved Bell Laboratories i 1954. Den ble omtalt som en solenergi batteri og var for det meste bare en kuriositet som det var for dyrt å få utbredt bruk. I 1960-årene, plass industrien begynte å gjøre den første alvorlige bruk av teknologi for å gi strøm ombord i romskipet. Gjennom rommet programmer, avansert teknologi, pålitelighet ble etablert, og det koster begynte å avta., Under energikrisen på 1970-tallet, photovoltaic technology fått anerkjennelse som en kilde til makt for ikke-plass-programmer.

diagrammet over viser bruk av en grunnleggende photovoltaic cell, også kalt en solcelle. Solceller er laget av de samme typer halvledermaterialer, for eksempel silisium, som brukes i mikroelektronikk bransjen. For solceller, en tynn semiconductor wafer er spesielt behandlet for å danne et elektrisk felt, positiv på den ene siden og negativ på den andre., Når lys energi treffer solcelle, elektroner blir slått løs fra atomene i halvledermaterialet. Hvis elektriske ledere er knyttet til positive og negative sider, og danner en elektrisk krets, elektroner kan fanges opp i form av en elektrisk strøm — det er, elektrisitet. Denne elektrisiteten kan deretter brukes til å drive en belastning, for eksempel en lampe eller et verktøy.

En rekke solceller elektrisk koblet til hverandre og montert i en støtte struktur eller ramme kalles en photovoltaic modul., Modulene er designet for å levere strøm til en viss spenning, for eksempel i en felles 12 volt system. Gjeldende produsert er direkte avhengig av hvor mye lys som treffer modul.

Flere moduler kan være kabelbasert sammen for å danne en matrise. Generelt, er det større området på en modul eller en matrise, dess mer elektrisitet som produseres. Solcellemoduler og matriser produsere direkte-nåværende (dc) elektrisitet., De kan være koblet til både serie-og parallell-elektrisk opplegg for å produsere behov for spenning og strøm kombinasjon.

i Dag er mest vanlig PV-enheter bruker en enkelt kryss, eller-grensesnitt, for å skape et elektrisk felt i en halvleder som for eksempel en PV celle. I en enkelt-krysset PV celle, bare fotoner med energi er lik eller større enn bandet gapet av cellen materiale kan frigjøre et elektron for en elektrisk krets., Med andre ord, photovoltaic svar for enkelt-krysset celler er begrenset til den delen av solens spektrum som energi er over bandet gapet av absorberende materiale, og lavere energi fotoner er ikke brukt.

En måte å komme rundt dette problemet på er å bruke to (eller flere) ulike celler, med mer enn ett band gap, og mer enn ett kryss, for å generere en spenning. Disse er referert til som «multijunction» celler (også kalt «kaskade» eller «tandem» celler)., Multijunction enheter kan oppnå en høyere samlet konvertering effektivitet fordi de kan konvertere mer av energien spektrum av lys til elektrisitet.

Som vist nedenfor, og et multijunction enheten er en stabel av individuelle enkelt-krysset celler i synkende rekkefølge av bandet gapet (F.eks). Den øverste cellen fanger høy-energi fotoner og går resten av fotoner på å bli absorbert av lavere-band-gap celler.

Mye av dagens forskning i multijunction celler fokuserer på galliumarsenid-som ett (eller alle) av komponent celler., Slike celler har nådd effektivitet på rundt 35% under konsentrert sollys. Andre materialer studert for multijunction enheter har blitt amorfe silisium og kobber indium diselenide.

Som et eksempel, multijunction enheten nedenfor bruker en topp celle-av indium gallium phosphide, «en tunnel junction,» for å hjelpe flyten av elektroner mellom cellene, og en nederst celle av galliumarsenid -.,

Â
tilbake til [email protected] historien «The Edge of Sunshine»
Bli med i vårt voksende liste over abonnenter – meld deg på vårt express nyheter levering, og du vil motta en e-post melding hver gang vi legger ut en ny historie!!!
Mer

Overskrifter

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *