انواع فناوری سلول های خورشیدی
عنصر اصلی فناوری فتوولتائيک، سلول خورشيدی است که نور خورشيد را به صورت مستقيم به انرژی الکتريسيته تبديل می کند. سلو لهای خورشيدی از مواد نيمه رسانای حالت جامد تشکيل شده اند. سلو لهای فتوولتائيک که از يک اتصال P-N ساخته شد ه اند، بدون هيچ آلودگی نور خورشيد را مستقيماً بهالکتريسيته تبديل می کنند. اصول توليد فوتوجريان از سلو لهای فتوولتائيک در شکل زير نشان داده شده است.
در واقع وقتی که نور خورشيد به سطح سلول برخورد می کند، فوتون ها توسط اتمهای نيمه هادی، الکترو نهای آزاد لايه ی منفی، جذب می شوند. اين الکترو نهای آزاد از طريق مدار خارجی مسير خود را به سمت لايه ی مثبت پيدا کرده و در نتيجه جريان الکتريکی از لايه ی مثبت به منفی جاری می شود. فناور ی های فتوولتائيک تجاری موجود و در حال توسعه را می توان در سه گروه: تکنولوژی کریستال، تکنولوژی فیلم نازک و تکنولوژی فتوولتائیک نوظهور و جدید دسته بندی کرد که از لحاظ راندمان جذب نور، راندمان تبديل انرژی، تکنولوژی ساخت و هزينه های توليد با هم متفاوت هستند.
مقایسه ظاهری سلول های فیلم نازک، مونو و پلی کریستال
تکنولوژی کريستالی در سه فرم، سیلیکون تک کریستالی، سیلیکون چند کریستالی و آرسنیک- گالیممورد استفاده قرار می گيرد. که ما در ادامه به معرفی دو مورد پرکاربرد یعنی مونو و پلی می پردازیم:
1.سیلیکون تک کریستالی- مونو کریستال Single (Mono)-Crystal Silicon
سيليکون تک کريستالی که به طور گسترد ه ای در ساخت سلول های خورشيدی استفاده می شود از يک کريستال بزرگسيليس توليد می شود. رايج بودن سيليکون تک کريستالی به دليل پايداری خوب، خواص الکتريکی، فيزيکی و شيمايیمرغوب سيليکون است.سيليکون تک کريستالی دارای ساختار مولکولی يکنواخت است که در مقايسه با مواد غير کريستالی، ساختار يکنواخت آن منجر به راندمان تبديل انرژی (نسبت توان الکتريکی توليد شده توسط سلول به مقدار توان نور خورشيد موجود) بالا می شود.راندمان تبديل ماژو لهای تجاری سيليکون تک کريستالی در حدود % 20 – 14 است اما به دليل گران بودن سيليکون تککريستالی قيمت آ نها کمی بالا می باشد.
2. سیلیکون چند کریستالی Poly (Multi)-Crystalline Silicon
متشکل از دانه های کوچک سيليکون های تک کريستالی است که در مقايسه با سلو لهای تک کريستالی دارای راندمان انرژی و هزينه ساخت کمتری هستند. راندمان تبديل انرژی ماژو لهای تجاری سيليکون چند کريستالی در حدود % 14 – 10 است.
تکنولوژی فیلم نازک
در يک سلول فيلم نازک، لايه های مواد نيمه هادی با ضخامت 2 – 0.3 ميلی متر روی شيشه، پلاستيک، استيل ضدزنگ و ديگر مواد زير لايه ای قرار می گيرند.از آنجا که مواد فيلم نازک نسبت به مواد کريستالی دارای ضريب جذب بالايی هستند، لايه رسوبی آن، مواد فتوولتائيک بسيار نازک در نظر گرفته می شوند که اين منجر به کاهش هزينه سلول می شود. با اين حال سلول های فتوولتائيک فيلم نازک دارای راندمان تبديل کمی هستند.
