Hva er silisiumsoleceller?

Solceller er enheter som konverterer lysenergi til elektrisk energi. For å fungere ordentlig, må cellene dekkes med et halvledermateriale som kan absorbere lyset. Solicon-solceller er solceller som er belagt med silisium, og er den vanligste typen som brukes. Disse cellene er koblet i serier som kalles moduler, og modulene kobles sammen for å danne en matrise som produserer ønsket spenning. Disse blir deretter plassert i en beskyttende beholder bak glassplater som leder sollyset til cellene.

Når lys treffer solcellepanelet, blir fotonene absorbert av halvledermaterialet. Elektronene slås løs og strømmer gjennom materialet som produserer strøm. En rekke silisiumsolceller konverterer denne energien til likestrøm (DC) elektrisitet. I et integrert system mates strømmen deretter inn i strømnettet ved hjelp av vekselrettere. Frittstående solprodukter lagrer strømmen i batterier.

Mens silisium er et veldig vanlig element, er det vanligvis bundet i silika. Det rene silisiumet må ekstraheres fra silisiumdioksydet og deretter behandles for å øke ledningsevnen. Rent silisium er en dårlig leder av elektrisitet, men når visse urenheter tilsettes, typisk fosforatomer, blir det en utmerket leder. Denne behandlingen bruker mye energi, og er ansvarlig for høye kostnader for solcelle-solceller. Tradisjonelt produserte celler bruker en-krystall silisium i en bulkform som skjæres i skiver.

For å bidra til å redusere kostnadene, har forskere utviklet tynnfilms silisium solceller. Disse bruker bare en prosent av silisiumet en tradisjonell celle vil bruke, men dessverre er de mye mindre effektive. Celler laget med flere lag tynn film er utviklet som er like effektive som de dyrere tradisjonelle cellene, og som likevel opprettholder fordelene med lavere kostnader, lettere vekt og større fleksibilitet. Polykrystallinske og amorfe tynnfilms silisiumceller er flere alternativer til en lavere pris.

En annen utfordring for forskere er å finne en måte å øke effektiviteten til silisiumsolceller. Sollys har et bredt spekter av bølgelengder som inneholder fotoner med et bredt spekter av energier. Noen av disse er for svake eller for sterke til å danne det elektronhullsparet som må fanges opp av halvledermaterialet. De fleste celler er bare 15% effektive, noe som betyr at de bare fanger opp 15% av den elektriske energien som er tilgjengelig i sollyset som passerer gjennom panelene.

Det arbeides over hele verden for å finne måter å øke effektiviteten og redusere kostnadene for silisiumsolceller. Å finne måter å øke tynnfilmeffektiviteten, og dermed redusere kostnadene kraftig, er en prioritering av et EU-finansiert forskningsprosjekt. Et selskap i Japan har utviklet silisiumsolceller for bruk i flere produkter som har en gjennomsnittlig effektivitet på 25%. Boeing-Spectrolab, et amerikansk selskap har utviklet en konsentrator-silisiumsolcelle som har 40,7% effektivitet.

Hårforskning og utvikling er nødvendig før solenergi blir en primær energikilde, men dette er et område som får internasjonal oppmerksomhet og finansiering. Når kostnadene synker og effektiviteten forbedres, kan solenergi bli mye mer vanlig. Selv med disse utfordringene, brukes silisiumsolceller allerede i en rekke produkter. Disse inkluderer varer hver dag som kalkulatorer, lommelykter, telefonladere, fontener og varmtvannssystemer for husholdninger.