Iċ-ċelloli solari huma tip ta 'element fotoelettriku li jista' jikkonverti l-enerġija. L-istruttura bażika tagħhom hija ffurmata billi tgħaqqad semikondutturi tat-tip P u tat-tip N. L-aktar materjal bażiku ta 'semikondutturi huwa "silikon", li mhuwiex konduttiv. Madankollu, jekk jiġu miżjuda impuritajiet differenti mas-semikondutturi, jistgħu jsiru semikondutturi tat-tip P u tat-tip N. Imbagħad, id-differenza potenzjali bejn is-semikonduttur tat-tip P b'toqba (is-semikonduttur tat-tip P m'għandux elettron iċċarġjat b'mod negattiv, li jista 'jitqies bħala ħlas pożittiv addizzjonali) u s-semikonduttur tat-tip N b'elettron ħieles addizzjonali tintuża biex jiġġeneraw kurrent. Għalhekk, meta d-dawl tax-xemx jiddi, l-enerġija tad-dawl teċita l-elettroni fl-atomi tas-silikon, u tipproduċi konvezzjoni ta 'elettroni u toqob. Dawn l-elettroni u toqob huma affettwati mill-potenzjal inkorporat u huma attirati mis-semikondutturi tat-tip N u tat-tip P rispettivament, u jiġbru fiż-żewġt itruf. F'dan iż-żmien, jekk barra hija konnessa ma 'elettrodi biex jiffurmaw ċirkwit, dan huwa l-prinċipju tal-ġenerazzjoni tal-enerġija taċ-ċelluli solari.
Iċ-ċelloli solari jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji skont l-istat tal-kristall tagħhom: tip ta 'film irqiq kristallin u tip ta' film irqiq mhux kristallin (minn hawn 'il quddiem imsejjaħ a-), u l-ewwel huwa maqsum aktar f'tip ta 'kristall wieħed u tip polikristallin.
Skont il-materjal, jistgħu jinqasmu f'tip ta 'film irqiq tas-silikon, tip ta' film irqiq semikonduttur kompost u tip ta 'film organiku, u tip ta' film irqiq semikonduttur kompost huwa aktar maqsum f'tip mhux kristallin (a-Si:H, a-Si: H:F, a-SixGel-x:H, eċċ.), Grupp IIIV (GaAs, InP, eċċ.), Grupp IIVI (serje Cds) u fosfid taż-żingu (Zn3p2), eċċ.
Skont il-materjali differenti użati, iċ-ċelloli solari jistgħu jinqasmu wkoll fi: ċelloli solari tas-silikon, ċelloli solari ta 'film irqiq b'ħafna komposti, ċelloli solari tal-elettrodi modifikati b'ħafna saffi polimeru, ċelloli solari nanokristallini, ċelloli solari organiċi, ċelloli solari tal-plastik, fosthom silikon solari ċelluli huma l-aktar maturi u jiddominaw fl-applikazzjonijiet.
1. Ċelloli solari tas-silikon
Iċ-ċelloli solari tas-silikon huma maqsuma fi tliet tipi: ċelloli solari tas-silikon ta 'kristall wieħed, ċelloli solari ta' film irqiq tas-silikon polikristallin u ċelloli solari ta 'film irqiq tas-silikon amorfu.
(1) Iċ-ċelloli solari tas-silikon tal-kristall wieħed għandhom l-ogħla effiċjenza ta 'konverżjoni u l-aktar teknoloġija matura. L-ogħla effiċjenza ta 'konverżjoni fil-laboratorju hija 24.7%, u l-effiċjenza fil-produzzjoni fuq skala kbira hija 15% (mill-2011, hija 18%). Għadu jokkupa pożizzjoni dominanti f'applikazzjonijiet fuq skala kbira u produzzjoni industrijali, iżda minħabba l-ispiża għolja tas-silikon kristallin wieħed, huwa diffiċli li titnaqqas b'mod sinifikanti l-ispiża tagħha. Sabiex jiġu ffrankati materjali tas-silikon, film irqiq tas-silikon polikristallin u film irqiq tas-silikon amorfu ġew żviluppati bħala alternattivi għal ċelloli solari tas-silikon kristallin wieħed.
(2) Meta mqabbla mas-silikon kristallin wieħed, iċ-ċelloli solari tal-film irqiq tas-silikon polikristallin huma orħos u aktar effiċjenti minn ċelloli tal-film irqiq tas-silikon amorfu. L-ogħla effiċjenza tal-konverżjoni tal-laboratorju tagħha hija 18%, u l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-produzzjoni fuq skala industrijali hija 10% (mill-2011, hija 17%). Għalhekk, iċ-ċelloli tal-film irqiq tas-silikon polikristallin dalwaqt se jokkupaw pożizzjoni dominanti fis-suq taċ-ċelloli solari.
(3) Ċelloli solari tal-film irqiq tas-silikon amorfu huma baxxi fl-ispiża u ħfief fil-piż, b'effiċjenza għolja ta 'konverżjoni, faċli biex jipproduċu bil-massa, u għandhom potenzjal kbir. Madankollu, minħabba l-effett tat-tħassir tal-effiċjenza fotoelettrika kkawżat mill-materjal tiegħu, l-istabbiltà tiegħu mhix għolja, li taffettwa direttament l-applikazzjoni prattika tagħha. Jekk il-problema ta 'stabbiltà tista' tiġi solvuta aktar u l-problema tar-rata ta 'konverżjoni tista' tittejjeb, allura ċ-ċelloli solari tas-silikon amorfu bla dubju se jkunu wieħed mill-prodotti ewlenin ta 'żvilupp taċ-ċelloli solari.
2. Ċelloli solari tal-film irqiq kristallin
Ċelluli ta 'film irqiq polikristallin Is-sulfid tal-kadmju u t-tellurur tal-kadmju Ċelloli ta' film irqiq polikristallin huma aktar effiċjenti minn ċelluli solari ta 'film irqiq tas-silikon amorfu, irħas minn ċelluli tas-silikon monokristallin, u faċli biex jipproduċu b'massa. Madankollu, il-kadmju huwa tossiku ħafna u jikkawża tniġġis ambjentali serju. Għalhekk, mhix l-aktar alternattiva ideali għaċ-ċelloli solari tas-silikon kristallin.
L-effiċjenza tal-konverżjoni taċ-ċelloli komposti tal-gallium arsenide (GaAs) III-V tista 'tilħaq 28%. Materjali komposti GaAs għandhom distakk ta 'faxxa ottika ideali ħafna u effiċjenza għolja ta' assorbiment, reżistenza qawwija għar-radjazzjoni, u huma insensittivi għas-sħana. Huma adattati għall-manifattura ta 'ċelluli ta' junction waħda ta 'effiċjenza għolja. Madankollu, il-prezz tal-materjali GaAs huwa għoli, li jillimita ħafna l-popolarità taċ-ċelloli GaAs.
Ċelloli tal-film irqiq tas-selenid tal-indju tar-ram (CIS fil-qosor) huma adattati għall-konverżjoni fotoelettrika, m'għandhomx il-problema ta 'degradazzjoni indotta mid-dawl, u għandhom l-istess effiċjenza ta' konverżjoni bħas-silikon polikristallin. Bil-vantaġġi ta 'prezz baxx, prestazzjoni tajba u proċess sempliċi, se ssir direzzjoni importanti għall-iżvilupp ta' ċelloli solari fil-futur. L-unika problema hija s-sors tal-materjal. Peress li l-indju u s-selenju huma elementi relattivament rari, l-iżvilupp ta 'dan it-tip ta' batterija huwa inevitabbilment limitat.
3. Ċelloli solari polimeru organiku
Is-sostituzzjoni ta 'materjali inorganiċi b'polimeri organiċi hija direzzjoni ta' riċerka żviluppata riċentament għall-manifattura taċ-ċelloli solari. Minħabba l-vantaġġi ta 'flessibilità tajba, produzzjoni faċli, sorsi ta' materjali wiesgħa u prezz baxx ta 'materjali organiċi, huwa ta' sinifikat kbir għall-użu fuq skala kbira ta 'enerġija solari u l-provvista ta' elettriku irħis. Madankollu, ir-riċerka dwar il-preparazzjoni taċ-ċelloli solari b'materjali organiċi għadha kif bdiet. Jekk jistax jiġi żviluppat fi prodott b'sinifikat prattiku għad irid jiġi studjat u esplorat aktar.
4. Ċelloli solari nanokristallini
Iċ-ċelloli solari nanokristallini huma żviluppati ġodda. Il-vantaġġi tagħhom huma l-ispiża baxxa tagħhom, il-proċess sempliċi u l-prestazzjoni stabbli. L-effiċjenza fotoelettrika tagħhom hija stabbli f'aktar minn 10%, u l-ispiża tal-produzzjoni hija biss 1/5 sa 1/10 ta 'dik taċ-ċelloli solari tas-silikon. Il-ħajja tista 'tilħaq aktar minn 20 sena. Ir-riċerka u l-iżvilupp ta 'batteriji bħal dawn għadhom kif bdew, u se jidħlu gradwalment fis-suq fil-futur qarib.