> Novas > Novas da empresa

Que é a fotovotaica?

2022-12-22

A fotovoltaica é a conversión directa da luz en electricidade a nivel atómico. Algúns materiais presentan unha propiedade coñecida como efecto fotoeléctrico que fai que absorban fotóns de luz e liberen electróns. Cando se captan estes electróns libres, resulta unha corrente eléctrica que se pode utilizar como electricidade.

O efecto fotoeléctrico foi observado por primeira vez por un físico francés, Edmund Bequerel, en 1839, quen descubriu que certos materiais producirían pequenas cantidades de corrente eléctrica cando se expoñan á luz. En 1905, Albert Einstein describiu a natureza da luz e o efecto fotoeléctrico no que se basea a tecnoloxía fotovoltaica, polo que máis tarde gañou un premio Nobel de física. O primeiro módulo fotovoltaico foi construído por Bell Laboratories en 1954. Foi facturado como unha batería solar e era principalmente só unha curiosidade, xa que era demasiado caro para obter un uso xeneralizado. Na década de 1960, a industria espacial comezou a facer o primeiro uso serio da tecnoloxía para proporcionar enerxía a bordo das naves espaciais. A través dos programas espaciais, a tecnoloxía avanzou, estableceuse a súa fiabilidade e o custo comezou a diminuír. Durante a crise enerxética da década de 1970, a tecnoloxía fotovoltaica gañou o recoñecemento como fonte de enerxía para aplicacións non espaciais.

O diagrama anterior ilustra o funcionamento dunha célula fotovoltaica básica, tamén chamada célula solar. As células solares están feitas dos mesmos tipos de materiais semicondutores, como o silicio, usados na industria da microelectrónica. Para as células solares, unha oblea delgada de semicondutores é especialmente tratada para formar un campo eléctrico, positivo por un lado e negativo por outro. Cando a enerxía luminosa incide na célula solar, os electróns son eliminados dos átomos do material semicondutor. Se os condutores eléctricos están unidos aos lados positivo e negativo, formando un circuíto eléctrico, os electróns poden ser capturados en forma de corrente eléctrica, é dicir, electricidade. Esta electricidade pódese usar entón para alimentar unha carga, como unha luz ou unha ferramenta.

Unha serie de células solares conectadas eléctricamente entre si e montadas nunha estrutura de soporte ou marco denomínase módulo fotovoltaico. Os módulos están deseñados para subministrar electricidade a unha determinada tensión, como un sistema común de 12 voltios. A corrente producida depende directamente da cantidade de luz que incide no módulo.

Os dispositivos fotovoltaicos máis comúns actuais usan unha única unión, ou interface, para crear un campo eléctrico dentro dun semicondutor como unha célula fotovoltaica. Nunha célula fotovoltaica de unión única, só os fotóns cuxa enerxía é igual ou maior que o intervalo de banda do material da célula poden liberar un electrón para un circuíto eléctrico. Noutras palabras, a resposta fotovoltaica das células de unión única está limitada á porción do espectro solar cuxa enerxía está por riba da banda intercalada do material absorbente e non se utilizan fotóns de menor enerxía.

Unha forma de sortear esta limitación é usar dúas (ou máis) celas diferentes, con máis dunha banda intercalada e máis dunha unión, para xerar unha tensión. Estas células denomínanse células "multiunión" (tamén chamadas células "en cascada" ou "tándem"). Os dispositivos multiunión poden acadar unha maior eficiencia de conversión total porque poden converter máis do espectro de enerxía da luz en electricidade.

Como se mostra a continuación, un dispositivo de unión múltiple é unha pila de células individuais de unión única en orde decrecente de intervalo de banda (p. ex.). A célula superior capta os fotóns de alta enerxía e pasa o resto dos fotóns para que sexan absorbidos polas células de banda gap inferior.

Gran parte da investigación actual en células multiunión céntrase no arseniuro de galio como unha (ou todas) das células compoñentes. Tales células alcanzaron unha eficiencia de arredor do 35% baixo a luz solar concentrada. Outros materiais estudados para dispositivos multiunión foron o silicio amorfo e o diseleniuro de cobre e indio.

Como exemplo, o dispositivo de unión múltiple de abaixo usa unha célula superior de fosfuro de galio-indio, "unha unión túnel", para axudar ao fluxo de electróns entre as células, e unha célula inferior de arseniuro de galio.

Anterior:Por que deberías apostar pola fotovoltaica?

A continuación:Que tal as taxas de envío?