Egwyddor cell solar

Mae'r haul yn tywynnu ar y gyffordd pn lled-ddargludyddion i ffurfio pâr twll-electron newydd. O dan effaith y maes trydan adeiledig yn y gyffordd pn, mae'r tyllau a gynhyrchir gan luniau yn llifo i'r rhanbarth p, ac mae'r electronau a gynhyrchir gan luniau yn llifo i'r rhanbarth n. Ar ôl i'r gylched gael ei gysylltu, cynhyrchir y cerrynt. Dyma egwyddor weithredol celloedd solar effaith ffotodrydanol.
Mae dwy ffordd o gynhyrchu pŵer solar, un yw trosi golau-gwres-trydan, a'r llall yw trosi golau-trydan uniongyrchol.
Trosi ffotothermol-trydanol
Mae'r modd trosi golau-gwres-trydan yn cynhyrchu trydan trwy ddefnyddio'r ynni gwres a gynhyrchir gan ymbelydredd solar. Yn gyffredinol, mae'r ynni gwres wedi'i amsugno yn cael ei drawsnewid yn stêm cyfrwng gweithio gan y casglwr solar, ac yna mae'r tyrbin stêm yn cael ei yrru i gynhyrchu trydan. Y broses gyntaf yw'r broses trosi gwres golau; Y broses olaf yw'r broses trosi gwres-trydan, sydd yr un fath â chynhyrchu pŵer thermol cyffredin. Anfantais cynhyrchu pŵer thermol solar yw bod ei effeithlonrwydd yn isel iawn ac mae ei gost yn uchel iawn. Amcangyfrifir bod ei fuddsoddiad o leiaf 5 i 10 gwaith yn uwch na buddsoddiad gorsafoedd pŵer thermol cyffredin. Mae angen i blanhigyn pŵer thermol solar 1000MW fuddsoddi 2 i 2.5 biliwn o ddoleri'r Unol Daleithiau, gyda buddsoddiad cyfartalog o 1 kW o 2000 i 2500 o ddoleri'r UD. Felly, dim ond ar raddfa fach y gellir ei gymhwyso i achlysuron arbennig, tra nad yw defnydd ar raddfa fawr yn ddarbodus ac ni all gystadlu â gweithfeydd pŵer thermol cyffredin neu orsafoedd ynni niwclear.
Trosi optegol-trydan yn uniongyrchol
Cynhyrchir pŵer celloedd solar yn ôl priodweddau ffotodrydanol deunyddiau penodol. Mae cyrff duon (fel yr haul) yn pelydru tonnau electromagnetig o donfeddi gwahanol (sy'n cyfateb i wahanol amleddau), megis isgoch, uwchfioled, golau gweladwy, ac ati. Pan fydd y pelydrau hyn yn cael eu harbelydru ar wahanol ddargludyddion neu led-ddargludyddion, mae ffotonau'n rhyngweithio ag electronau rhydd yn y dargludyddion neu lled-ddargludyddion i gynhyrchu cerrynt. Po fyrraf yw'r donfedd a'r uchaf yw amledd y pelydr, yr uchaf yw'r egni sydd ganddo. Er enghraifft, mae egni pelydr uwchfioled yn llawer uwch nag egni pelydr isgoch. Fodd bynnag, ni ellir trosi egni pelydrau pob tonfedd yn ynni trydanol. Mae'n werth nodi bod yr effaith ffotofoltäig yn annibynnol ar ddwysedd y pelydrau. Dim ond pan fydd yr amledd yn cyrraedd neu'n uwch na'r trothwy a all gynhyrchu'r effaith ffotofoltäig y gellir cynhyrchu'r cerrynt. Mae tonfedd uchaf y golau a all wneud y lled-ddargludydd yn cynhyrchu effaith ffotofoltäig yn gysylltiedig â lled bwlch band y lled-ddargludydd. Er enghraifft, mae lled bwlch band silicon crisialog tua 1.155eV ar dymheredd ystafell. Felly, dim ond y golau â thonfedd llai na 110 0nm all wneud i'r silicon crisialog gynhyrchu effaith ffotofoltäig. Mae cynhyrchu pŵer celloedd solar yn ddull cynhyrchu pŵer adnewyddadwy ac ecogyfeillgar. Ni fydd yn cynhyrchu nwyon tŷ gwydr fel carbon deuocsid ac ni fydd yn llygru'r amgylchedd. Yn ôl y deunyddiau cynhyrchu, gellir ei rannu'n batri lled-ddargludyddion sy'n seiliedig ar silicon, batri ffilm tenau CdTe, batri ffilm tenau CIGS, batri ffilm tenau sy'n sensitif i liw, batri deunydd organig, ac ati. Yn eu plith, rhennir celloedd silicon yn grisial sengl celloedd, celloedd polycrystalline a chelloedd ffilm tenau silicon amorffaidd. Y paramedr pwysicaf ar gyfer celloedd solar yw'r effeithlonrwydd trosi. Ymhlith y celloedd solar sy'n seiliedig ar silicon a ddatblygwyd yn y labordy, effeithlonrwydd celloedd silicon monocrystalline yw 25.0 y cant, effeithlonrwydd celloedd silicon polycrystalline yw 20.4 y cant, effeithlonrwydd celloedd ffilm tenau CIGS yw 19.6 y cant, effeithlonrwydd celloedd ffilm tenau CdTe yn 16.7 y cant, ac mae effeithlonrwydd celloedd ffilm tenau silicon amorffaidd (silicon amorffaidd) yn 10.1 y cant
Mae'r gell solar yn fath o elfen ffotodrydanol a all drosi ynni. Gwneir ei strwythur sylfaenol trwy gyfuno lled-ddargludyddion math-P a math N. Y deunydd mwyaf sylfaenol o lled-ddargludyddion yw "silicon", nad yw'n ddargludol. Fodd bynnag, os cymysgir gwahanol amhureddau yn y lled-ddargludyddion, gellir eu gwneud yn lled-ddargludyddion math-P a math N. Yna, mae gan lled-ddargludyddion P-math dwll (mae gan lled-ddargludyddion math P un electron yn llai â thâl negyddol, y gellir ei ystyried yn un tâl mwy cadarnhaol), ac mae gan lled-ddargludyddion math N un gwahaniaeth potensial electron arall am ddim i gynhyrchu cerrynt, felly pan fydd yr haul yn tywynnu, Mae'r egni golau yn cyffroi'r electronau yn yr atom silicon i gynhyrchu darfudiad electronau a thyllau. Bydd yr electronau a'r tyllau hyn yn cael eu heffeithio gan y potensial adeiledig, a byddant yn cael eu denu gan lled-ddargludyddion math N a math P yn y drefn honno, a byddant yn casglu ar y ddau ben. Ar yr adeg hon, os yw'r tu allan yn gysylltiedig ag electrodau i ffurfio cylched, dyma'r egwyddor o gynhyrchu pŵer celloedd solar.
Yn fyr, egwyddor cynhyrchu pŵer ffotofoltäig solar yw defnyddio celloedd solar i amsugno 0.4 μ m-1.1 μ M tonfedd (ar gyfer grisial silicon) golau'r haul, sy'n trosi ynni golau yn uniongyrchol yn drydanol allbwn ynni.
Gan fod y trydan a gynhyrchir gan gelloedd solar yn gerrynt uniongyrchol, os oes angen darparu pŵer i offer cartref neu offer trydanol amrywiol, mae angen gosod trawsnewidydd DC / AC i'w ddisodli â phŵer AC cyn y gellir ei gyflenwi i'r cartref neu pŵer diwydiannol.
Datblygiad codi tâl celloedd solar Mae gan gymhwyso celloedd solar mewn nwyddau defnyddwyr y broblem o godi tâl yn bennaf. Yn y gorffennol, roedd y gwrthrychau codi tâl cyffredinol yn defnyddio celloedd sych NiMH neu NiCd, ond ni all celloedd sych NiMH wrthsefyll tymheredd uchel, ac mae gan gelloedd sych NiCd broblem llygredd amgylcheddol. Gyda datblygiad cyflym supercapacitors, gallu mawr, ardal gwrth-crebachu a phris isel, dechreuodd rhai cynhyrchion solar ddefnyddio supercapacitors fel gwrthrychau gwefru, gan wella llawer o broblemau codi tâl solar:
Codi tâl cyflym,
Mae bywyd y gwasanaeth yn fwy na 5 gwaith yn hirach,
Mae'r ystod tymheredd codi tâl yn eang,
Lleihau'r defnydd o gelloedd solar (gellir ei godi ar foltedd isel)