Tế bào quang điện là gì

Tế bào quang điện là gì ?

Tế bào quang điện (Photovoltaic – PV) là một thành phần năng lượng điện tử tạo nên điện khi tiếp xúc với những photon hoặc những hạt ánh sáng. Sự biến đổi này được điện thoại tư vấn là hiệu ứng quang điện

Lịch sử của tế bào quang điện

Hiệu ứng quang điện được phân phát hiện vào thời điểm năm 1839 do nhà thiết bị lý người Pháp Edmond Becquerel. Mãi tới các năm 1960, tế bào quang đãng điện mới tìm thấy ứng dụng thực tế đầu tiên của chúng trong technology vệ tinh. Các tấm pin khía cạnh trời được chế tác thành từ các mô-đun tế bào quang quẻ điện bước đầu xuất hiện trên những mái nhà vào cuối trong thời hạn 1980. Công suất quang đãng điện đã làm được tăng trưởng ổn định kể từ đầu trong những 21 nạm kỷ, do vấn đề xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời khổng lồ.

Bạn đang xem: Tế bào quang điện là gì

Cấu tạo ra và nguyên lý hoạt động vui chơi của tế bào quang đãng điện

*
Cấu tạo nên tế bào quang đãng điện solo tinh thể

Tế bào quang đãng điện được làm bằng vật liệu bán dẫn hấp thụ các photon do mặt trời phạt ra và tạo thành dòng electron. Những photon là các hạt cơ bạn dạng mang sự phản xạ mặt trời với vận tốc 300.000 km/giây. Vào trong thời hạn 1920, Albert Einstein điện thoại tư vấn chúng là “hạt ánh sáng”. Khi những photon va chạm vào một trong những vật liệu bán dẫn như silicon, bọn chúng sẽ giải phóng các electron khỏi nguyên tử của nó, vướng lại một khoảng chừng trống. Các electron đi lạc hoạt động xung quanh một cách ngẫu nhiên tìm kiếm một “lỗ trống” khác để phủ đầy.

Tuy nhiên, để tạo ra một mẫu điện, những electron cần được chạy theo cùng một hướng. Điều này dành được khi áp dụng hai một số loại silicon. Lớp silicon tiếp xúc với phương diện trời được trộn tạp với những nguyên tử phốt pho, có nhiều điện tử rộng silicon, trong lúc mặt cơ được trộn tạp cùng với nguyên tử bo, có ít hơn một năng lượng điện tử. Công dụng là nó hoạt động giống như một cục pin: Lớp bao gồm điện tử dư quá sẽ đổi thay cực âm (n) cùng bên bao gồm thiếu năng lượng điện tử sẽ thay đổi cực dương (p). Một điện trường được sinh sản ra ở chỗ tiếp sát giữa hai lớp.

Khi những electron bị kích thích bởi các photon, chúng bị năng lượng điện trường quét về phía n, trong khi những lỗ trống trôi về phía p. Các electron và lỗ trống được đào bới các tiếp điểm điện đặt vào cả nhị phía trước khi chảy ra mạch ko kể dưới dạng tích điện điện. Điều này tạo thành dòng năng lượng điện một chiều. Một lớp che chống sự phản xạ được phân phối trên cùng của tế bào để sút thiểu sự thất thoát photon do phản xạ bề mặt. 

*
Hình vẽ mô tả nguyên lý buổi giao lưu của tế bào quang quẻ điện

Hiệu suất tế bào quang điện

Hiệu suất là tỷ số giữa công suất điện do tế bào tạo nên với lượng ánh nắng mặt trời nó dấn được. Để đo hiệu suất, những tế bào quang điện được kết hợp với nhau thành tấm pin khía cạnh trời. Các tấm pin thu được sau đó được đặt trước một cỗ mô phỏng năng lượng mặt trời, tế bào phỏng đk ánh sáng mặt trời lý tưởng: 1.000 watt/m2 (W) sinh hoạt nhiệt độ môi trường xung quanh là 25 °C. Công suất điện do hệ thống tạo ra, hay hiệu suất đỉnh, là xác suất của năng lượng mặt trời đến. Nếu tấm pin khía cạnh trời có diện tích s một mét vuông tạo ra công suất điện 200 W thì nó có năng suất là 20%. Hiệu suất định hướng tối đa của một tế bào quang điện là khoảng chừng 33%. Đây được call là giới hạn Shockley-Queisser.

Trong thực tế, lượng điện được sản xuất vày một tế bào, được điện thoại tư vấn là sản lượng của nó, dựa trên hiệu suất của nó, lượng nắng và nóng trung bình hàng năm của khu vực xung quanh và kiểu đính thêm đặt. Bức xạ mặt trời sự cố thay đổi đáng kể, đo 1 megawatt-giờ trên m2 mỗi năm (MWh/ sq.m/y) ở khoanh vùng Paris so với mức 1,7 MWh/sq.m/y ở miền nam bộ nước Pháp với gần 3 MWh/sq.m /y sinh sống sa mạc Sahara. Điều này tức là một tấm pin mặt trời có xếp hạng năng suất 15% sẽ tạo ra 150 kWh/mét vuông/năm nghỉ ngơi Paris và 450 kWh/mét vuông/năm ngơi nghỉ Sahara.

Các nhiều loại tế bào quang điện

Có tía loại tế bào quang điện chính, hiệu quả thay đổi của nó luôn luôn được cải thiện.

Xem thêm: Amway: 10 Năm Liên Tục Kinh Doanh Thành Công Tại Việt Nam, Amway Việt Nam

Tế bào silicon tinh thểSilicon được chiết xuất từ ​​silica. Một số loại thứ hai có khá nhiều dạng, bao gồm cả thạch anh, được tìm thấy với số lượng lớn vào cát. Tế bào silicon chiếm phần hơn 95% thị phần pin khía cạnh trời. Trong những ứng dụng yêu mến mại, công suất của chúng giao động từ 16,5% mang đến 22%, tùy nằm trong vào công nghệ được sử dụng.

Trong phương pháp gia công nguội, silicon được cấu trúc bởi nhiều tinh thể và được call là đa tinh thể. Tế bào này dễ sản xuất và có năng suất trong phòng thử nghiệm vượt vượt 22%. Trong phương thức kéo-từ-tan chảy, silicon được biến hóa thành một cấu tạo đơn tinh thể phệ và được call là 1-1 tinh thể. Nó có công suất phòng thí nghiệm lên tới mức 26,6%. Giá của những tế bào silicon vẫn giảm trong số những năm gần đây, khiến cho điện phương diện trời có khả năng đối đầu rất xuất sắc với các nguồn năng lượng điện khác

Tế bào màng mỏngThay vì chưng cắt những tấm silicon có size khoảng 200 micron2 (1 micron bởi 1/1000 milimet), bao gồm thể lắng đọng vật liệu cung cấp dẫn thành những lớp mỏng manh chỉ dày vài micron trên một chất nền như chất liệu thủy tinh hoặc nhựa. Các hóa học thường được áp dụng là cadmium telluride với đồng indium gallium selenide (CIGS), có năng suất trong phòng thí nghiệm gần với silicon, lần lượt là 22,1% cùng 23,3%. Silicon vô định hình (không kết tinh) cũng rất có thể được thực hiện để tạo nên các tế bào màng mỏng. Công nghệ này từ rất lâu đã được áp dụng trong những máy tính nhỏ dại nhưng công dụng kém rộng so cùng với silicon.

Tế bào hữu cơ Pin phương diện trời hữu cơ sử dụng những phân tử hữu cơ hoặc polyme thay do khoáng chất phân phối dẫn đang ban đầu được ứng dụng thương mại. Các tế bào này thường xuyên có hiệu suất biến hóa thấp và thời gian tồn trên ngắn nhưng có chức năng là một giải pháp thay thế ngân sách thấp về khía cạnh sản xuất. Một technology khác, pin khía cạnh trời nhạy cảm với thuốc nhuộm với sắc tố cảm quang, lấy cảm xúc từ quy trình quang hợp, đang bắt đầu thu hút sự chú ý.

Nghiên cứu giúp trước đó về quang năng lượng điện hữu cơ (OPV) đang dẫn tới sự việc phát chỉ ra một loại tế bào mới gọi là perovskite, sử dụng những hợp hóa học vô cơ-hữu cơ lai làm vật liệu hoạt động. Perovskites đã đoạt được kết quả trong chống thí nghiệm cân xứng với kết quả của các technology khác (kỷ lục là 23,7%).

Mặc cho dù vẫn rất cần được thực hiện rất nhiều nghiên cứu trước khi tế bào hoàn toàn có thể được sản xuất một loạt (tính tạm thời là một vấn đề), perovskites có không ít ưu điểm. Ngoài trọng lượng nhẹ và linh hoạt, vật liệu của chúng rất có thể được trộn với mực và áp dụng cho các bề mặt lớn. Hơn nữa, bọn chúng cực kỳ kết quả về túi tiền để sản xuất.

Công nghệ tế bào quang điện

Hiện nay, các nhà kỹ thuật trên quả đât đang nghiên cứu phối hợp các technology quang điện khác nhau để tạo ra các tế bào nhiều điểm nối. Việc sử dụng những vật liệu khác nhau chất nhận được các tế bào giành được hiệu suất cao hơn nữa nhiều đối với giới hạn định hướng tối nhiều (33,5%), trong những khi vẫn kiểm soát điều hành được túi tiền sản xuất. Nghiên cứu nhà yếu tập trung vào các tế bào silicon màng mỏng, đem về hiệu suất định hướng là 43%. Hiệu suất triết lý tối nhiều của tế bào đa điểm nối lớn hơn 50%.