La prima cella solare per convertire la luce solare in elettricità è stata creata dai laboratori Bell nel 1954. Era una cella singola giunzione costituita da silicone e convertito circa il sei per cento della luce che lo ha colpito in energia elettrica. Negli anni successivi, la tecnologia delle celle solari ha avanzato ad un punto dove la singola giunzione celle sono circa il 25 per cento efficienti. Celle solari si basano sulle proprietà dei materiali chiamati semiconduttori come il silicio e gallio per convertire la luce solare in energia elettrica.
Giunzioni di semiconduttori
I semiconduttori sono elementi che conducono l'elettricità in modo meno efficiente di conduttori, ma loro particolari proprietà li rendono utili nell'elettronica e nella creazione di energia elettrica dalla luce solare. Quando vengono aggiunti altri materiali chiamati droganti semiconduttori in un processo chiamato doping, modificare le proprietà elettriche dei semiconduttori. Alcuni droganti causano il semiconduttore a diventare positivo, mentre altre causano a diventare negativo.
Una giunzione è creata da un pezzo di materiale semiconduttore in posizioni adiacenti il doping. Una posizione è drogata con drogante negativo e l'altro con un positivo drogante. Il punto dove si incontrano le due località è chiamato la giunzione.
Funzionamento a cella solare
Una cella solare è una giunzione di semiconduttore luce materiali sensibili. Quando la luce solare colpisce la porzione negativa del semiconduttore, trasferisce energia sufficiente al materiale a spingere gli elettroni lontano gli atomi a che appartengono. Gli elettroni portano una carica negativa e sono attratti verso il lato positivo della giunzione a semiconduttore.
Il movimento degli elettroni dal negativo al positivo materiale è corrente elettrica. Come il materiale positivo diventa satura di elettroni, gli elettroni spostare fuori il materiale positivo e fluire attraverso il conduttore collegato ad esso, attraverso un dispositivo che utilizza la corrente e torna al lato negativo della cella.
Cella solare Design
Una cella solare costituita da un tipo di materiale semiconduttore ha uno svincolo e viene chiamata una cella solare a singola giunzione. Questo è stato come sono state fatte le prime celle solari e per la fabbricazione delle celle è più semplice e facile.
Il materiale del semiconduttore risponde a una specifica lunghezza d'onda della luce. Altre lunghezze d'onda sia passerà attraverso di essa o essere convertito in calore. Una cella solare multi-giunzione ha diversi materiali rispondenti alle diverse lunghezze d'onda luminose e stack di loro in serie, quindi più della luce che colpisce la cella può essere utilizzati.
Unico contro Multi
I vantaggi della produzione singola giunzione celle solari sono chiari..--sono più facili, più semplice e meno costosa da fare. Tuttavia, essi sono meno efficienti celle solari multi-giunzione. Celle solari multi-giunzione raggiungono un rendimento più alto 35% contro 25% per singola giunzione celle in condizioni operative.
Materiali semiconduttori sono cristalli e gli atomi sono disposti in una struttura reticolare. Quando diversi semiconduttori sono impilati in strati per creare nodi multipli, gli atomi negli strati più bassi non devono essere ostruiti gli atomi negli strati superiori o la luce del sole passa da loro invece di colpire loro. Questo è ciò che rende difficile fare celle solari di alta efficienza multi-giunzione.
Nuovi materiali semiconduttori che rispondono a uno spettro più ampio di frequenze all'interno del sole farà tecnologia singola giunzione celle solari più efficienti e meno costosi da produrre.