Основы солнечной фотоэлектрической технологии

Фотовольтаика (часто сокращенная как PV) получила свое название от процесса преобразования света (фотонов) в электричество (напряжение), который называется фотонами. фотоэлектрический эффект. Это явление было впервые использовано в 1954 году учеными из Bell Laboratories, которые создали рабочий солнечный элемент, изготовленный из кремния, который генерировал электрический ток при воздействии солнечного света. Солнечные элементы вскоре стали использоваться для питания космических спутников и небольших предметов, таких как калькуляторы и часы. Сегодня электричество из солнечных элементов стало конкурентоспособным по цене во многих регионах, и фотоэлектрические системы развертываются в больших масштабах, чтобы помочь электричеству.

Кремниевые солнечные элементы

Подавляющее большинство современных солнечных батарей Изготовлен из кремния и предлагают как разумные цены, так и хорошую эффективность (скорость, с которой солнечный элемент преобразует солнечный свет в электричество). Эти ячейки обычно собираются в более крупные модули, которые могут быть установлены на крышах жилых или коммерческих зданий или развернуты на наземных стойках для создания огромных систем коммунального масштаба.

Тин-пленочные солнечные элементы

Другая широко используемая фотоэлектрическая технология известна как Тонкопленочные солнечные элементы потому что они изготовлены из очень тонких слоев полупроводникового материала, такого как теллурид кадмия или диселенид индия-галлия меди. Толщина этих слоев клеток составляет всего несколько микрометров, то есть несколько миллионных долей метра.

Тонкопленочные солнечные элементы могут быть гибкими и легкими, что делает их идеальными для портативных приложений, например, в рюкзаке солдата, или для использования в других продуктах, таких как окна, которые генерируют электричество от солнца. Некоторые типы тонкопленочных солнечных элементов также извлекают выгоду из методов производства, которые требуют меньше энергии и которые легче масштабировать, чем методы производства, требуемые кремниевыми солнечными элементами.

III-V Солнечные элементы

Третий тип фотоэлектрической технологии назван в честь элементов, которые их составляют.nbsp;III-V солнечные батареи В основном они построены из элементов группы III, например, галлий и индий-и группа V, например, мышьяк и антимония Периодической таблицы. Эти солнечные элементы, как правило, гораздо дороже в производстве, чем другие технологии. Но они преобразуют солнечный свет в электричество с гораздо более высокой эффективностью. Из-за этого эти солнечные элементы часто используются на спутниках, беспилотных летательных аппаратах и других приложениях, которые требуют высокого соотношения мощности к весу.

Солнечные элементы нового поколения

Исследователи солнечных элементов в NREL и других местах также разрабатывают много новых фотоэлектрических технологий, таких как солнечные элементы, сделанные из солнечных батарей. Органические материалы, Квантовые точки, и Гибридные органически-неорганические материалы (также известен как перовскиты). Эти технологии следующего поколения могут предложить более низкие затраты, большую простоту производства или другие преимущества. Дальнейшие исследования позволят выяснить, удастся ли реализовать эти обещания.

Исследования надежности и интеграции сетей

Фотоэлектрические исследования-это больше, чем просто создание высокоэффективных и недорогих солнечных элементов. Домовладельцы и предприятия должны быть уверены, что солнечные панели, которые они устанавливают, не ухудшат производительность и будут работать. Продолжать надежно вырабатывать электроэнергию На протяжении многих лет. Регуляторы и государственные органы хотят знать, как Добавить солнечные фотоэлектрические системы в электрическую сеть без дестабилизации тщательного баланса между спросом и предложением электроэнергии.

Ученые-материаловедцы, экономические аналитики, инженеры-электрики и многие другие в NREL работают над решением этих проблем и обеспечением того, чтобы солнечная фотовольтаика была чистым и надежным источником энергии.