Hvad er siliciums solceller?
Solceller er enheder, der konverterer lysenergi til elektrisk energi. For at fungere korrekt skal cellerne være dækket af et halvledermateriale, der kan absorbere lyset. Solicon-solceller er solceller, der er belagt med silicium, og er den mest almindelige type. Disse celler er forbundet i serier, der kaldes moduler, og modulerne er forbundet til hinanden for at danne en matrix, der producerer den ønskede spænding. Disse placeres derefter i en beskyttelsesbeholder bag glasplader, der dirigerer sollys til cellerne.
Når lys rammer solcellepanelet, optages fotonerne af halvledermaterialet. Elektronerne bankes løs og strømmer gennem det materiale, der producerer elektricitet. En række siliciumsolceller konverterer denne energi til jævnstrøm (DC) elektricitet. I et integreret system føres strømmen derefter ind i elnettet ved hjælp af vekselrettere. Selvstændige solprodukter opbevarer elektriciteten i batterier.
Mens silicium er et meget almindeligt element, er det normalt bundet i silica. Det rene silicium skal ekstraheres fra siliciumdioxiden og derefter behandles for at øge dets ledningsevne. Ren silicium er en dårlig leder af elektricitet, men når der tilsættes visse urenheder, typisk fosforatomer, bliver det en fremragende leder. Denne behandling udbreder en hel del energi og er ansvarlig for de høje omkostninger ved siliciumsolceller. Traditionelt fremstillede celler bruger en-krystal silicium i en bulkform, der skæres i skiver.
For at hjælpe med at afbøde omkostningerne har forskere udviklet tyndfilms silicium solceller. Disse bruger kun ca. en procent af det silicium, som en traditionel celle ville bruge, men desværre er de meget mindre effektive. Celler fremstillet med flere lag tynd film er udviklet, som er lige så effektive som de dyrere traditionelle celler, og som alligevel opretholder fordelene ved lavere omkostninger, lettere vægt og større fleksibilitet. Polykrystallinske og amorfe tyndfilms siliciumceller er yderligere muligheder for lavere omkostninger.
En anden udfordring for forskere er at finde en måde at øge effektiviteten af siliciumsolceller. Sollys har en lang række bølgelængder, der indeholder fotoner med en lang række energier. Nogle af disse er for svage eller for stærke til at danne det elektronhullepar, der kræves for at blive fanget af halvledermaterialet. De fleste celler er kun 15% effektive, hvilket betyder, at de kun fanger 15% af den elektriske energi, der er tilgængelig i sollyset, der passerer gennem panelerne.
Der arbejdes på verdensplan for at finde måder at øge effektiviteten og reducere omkostningerne ved siliciumsolceller. At finde måder til at øge tyndfilms effektivitet og derved reducere omkostningerne kraftigt er en prioritering af et EU-finansieret forskningsprojekt. Et firma i Japan har udviklet siliciumsolceller til brug i flere produkter, der har en gennemsnitlig effektivitet på 25%. Boeing-Spectrolab, et amerikansk selskab har udviklet en koncentrator-siliciumsolcelle, der har 40,7% effektivitet.
Hårforskning og -udvikling er påkrævet, inden solenergi bliver en primær energikilde, men dette er et område, der får international opmærksomhed og finansiering. Når omkostningerne falder og effektiviteten forbedres, kan solenergi blive meget mere almindeligt. Selv med disse udfordringer bruges siliciumsoleceller allerede i en række produkter. Disse inkluderer hver dag genstande såsom lommeregnere, lommelygter, telefonopladere, vand springvand og indenlandske og kommercielle varmtvandssystemer.