> Habari > Habari za Kampuni

Photovotaics ni nini?

2022-12-22

Photovoltaics ni ubadilishaji wa moja kwa moja wa mwanga kuwa umeme katika kiwango cha atomiki. Baadhi ya nyenzo zinaonyesha sifa inayojulikana kama athari ya fotoelectric ambayo inazifanya kunyonya fotoni za mwanga na kutoa elektroni. Wakati elektroni hizi za bure zinanaswa, matokeo ya sasa ya umeme ambayo yanaweza kutumika kama umeme.

Athari ya upigaji picha ilibainishwa kwa mara ya kwanza na mwanafizikia Mfaransa, Edmund Bequerel, mwaka wa 1839, ambaye aligundua kwamba nyenzo fulani zingetokeza kiasi kidogo cha mkondo wa umeme unapofunuliwa kwenye mwanga. Mnamo 1905, Albert Einstein alielezea asili ya mwanga na athari ya photoelectric ambayo teknolojia ya photovoltaic inategemea, ambayo baadaye alishinda tuzo ya Nobel katika fizikia. Moduli ya kwanza ya photovoltaic ilijengwa na Bell Laboratories mwaka wa 1954. Ilitozwa kama betri ya jua na mara nyingi ilikuwa ni udadisi tu kwani ilikuwa ghali sana kupata matumizi mengi. Katika miaka ya 1960, tasnia ya anga ya juu ilianza kufanya matumizi makubwa ya kwanza ya teknolojia kutoa nguvu ndani ya vyombo vya angani. Kupitia mipango ya nafasi, teknolojia ya juu, uaminifu wake ulianzishwa, na gharama ilianza kupungua. Wakati wa shida ya nishati katika miaka ya 1970, teknolojia ya photovoltaic ilipata kutambuliwa kama chanzo cha nguvu kwa matumizi yasiyo ya nafasi.

Mchoro hapo juu unaonyesha uendeshaji wa seli ya msingi ya photovoltaic, inayoitwa pia seli ya jua. Seli za jua zimeundwa kwa aina sawa za vifaa vya semiconductor, kama vile silicon, inayotumika katika tasnia ya elektroniki ndogo. Kwa seli za jua, kaki nyembamba ya semiconductor inatibiwa maalum ili kuunda uwanja wa umeme, chanya upande mmoja na hasi kwa upande mwingine. Nishati ya mwanga inapogonga seli ya jua, elektroni hutolewa kutoka kwa atomi kwenye nyenzo za semiconductor. Ikiwa kondakta za umeme zimeunganishwa kwa pande chanya na hasi, na kutengeneza mzunguko wa umeme, elektroni zinaweza kukamatwa kwa namna ya mkondo wa umeme -- yaani, umeme. Umeme huu unaweza kutumika kuwasha mzigo, kama vile taa au chombo.

Idadi ya seli za jua zilizounganishwa kwa umeme na kila mmoja na kupachikwa katika muundo wa usaidizi au fremu inaitwa moduli ya photovoltaic. Moduli zimeundwa ili kusambaza umeme kwa voltage fulani, kama vile mfumo wa kawaida wa volts 12. Ya sasa inayozalishwa inategemea moja kwa moja ni kiasi gani mwanga hupiga moduli.

Vifaa vya kisasa vya PV vinavyotumia makutano moja, au kiolesura, kuunda sehemu ya umeme ndani ya semicondukta kama vile seli ya PV. Katika seli ya PV ya makutano moja, fotoni pekee ambazo nishati yake ni sawa na au kubwa zaidi kuliko pengo la bendi ya nyenzo za seli zinaweza kutoa elektroni kwa saketi ya umeme. Kwa maneno mengine, majibu ya photovoltaic ya seli za makutano moja ni mdogo kwa sehemu ya wigo wa jua ambao nishati iko juu ya pengo la bendi ya nyenzo za kunyonya, na photoni za chini za nishati hazitumiwi.

Njia moja ya kuzunguka kizuizi hiki ni kutumia seli mbili (au zaidi) tofauti, zilizo na pengo zaidi ya bendi moja na makutano zaidi ya moja, kutoa voltage. Hizi hurejelewa kama seli za "multijunction" (pia huitwa seli za "cascade" au "tandem"). Vifaa vya miunganisho mingi vinaweza kufikia ufanisi wa juu zaidi wa ubadilishaji kwa sababu vinaweza kubadilisha zaidi wigo wa nishati ya mwanga hadi umeme.

Kama inavyoonyeshwa hapa chini, kifaa cha kuunganisha ni mrundikano wa seli za makutano moja katika mpangilio wa kushuka wa pengo la bendi (Mfano). Seli ya juu hunasa fotoni zenye nishati nyingi na kupitisha fotoni zingine ili kufyonzwa na seli za pengo la bendi ya chini.

Utafiti mwingi wa leo katika seli za miunganisho mingi unazingatia gallium arsenide kama seli moja (au zote) za vijenzi. Seli kama hizo zimefikia ufanisi wa karibu 35% chini ya mwangaza wa jua. Nyenzo zingine zilizosomwa kwa vifaa vya kuunganisha nyingi zimekuwa silicon ya amofasi na diselenide ya indium ya shaba.

Kwa mfano, kifaa cha makutano kilicho hapa chini kinatumia seli ya juu ya gallium indium fosfidi, "kiunga cha handaki," kusaidia mtiririko wa elektroni kati ya seli, na seli ya chini ya gallium arsenidi.

Iliyotangulia:Kwa nini unapaswa kwenda kwa photovoltais?

Inayofuata:Vipi kuhusu ada za usafirishaji?