Hva er silisiumsolceller?

Solceller er enheter som konverterer lysenergi til elektrisk energi. For å fungere ordentlig, må cellene dekkes med et halvledermateriale som kan absorbere lyset. Solisiumsolceller 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 er koblet sammen for å danne en matrise som produserer ønsket spenning. Disse blir deretter plassert i en beskyttende beholder bak glasspaneler som leder sollyset til cellene.

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

Mens silisium erEt veldig vanlig element, det er vanligvis bundet i silika. Det rene silisiumet må trekkes ut fra silikaen, og deretter behandles for å øke konduktiviteten. Rent silisium er en dårlig leder av elektrisitet, men når visse urenheter tilsettes, typisk fosforatomer, blir det en utmerket dirigent. Denne behandlingen bruker mye energi, og er ansvarlig for de høye kostnadene for silisiumsolceller. Tradisjonelt produserte celler bruker silisium med enkeltkrystall i en bulkform som kuttes i skiver.

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

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 elektronhullsparet som kreves for å bli fanget opp av halvledermaterialet. De fleste celler er bare 15% effektive, noe som betyr at de bare fanger 15% av den elektriske energien som er tilgjengelige i sollyset som passerer gjennom panelene.

Arbeid blir utført over hele verden for å finne måter å øke effektiviteten og redusere kostnadene for silisiumsolceller. Å finne måter å øke effektiviteten til tynnfilm, og dermed redusere kostnadene i stor grad, er en prioritering av et EU-finansiert forskningsprosjekt. Et selskap i Japan har utviklet silisiumsolceller for bruk i flere produkter som har en gjennomsnittlig effektivitetpå 25%. Boeing-Spectrolab, et amerikansk selskap har utviklet en konsentrator silisiumsolcelle som har 40,7% effektivitet.

Mare Research and Development kreves før solenergi blir en primær energikilde, men dette er et område som får internasjonal oppmerksomhet og finansiering. Når kostnadene reduseres og effektiviteten forbedres, kan solenergi bli mye mer vanlig. Selv med disse utfordringene, brukes silisiumsolceller allerede i en rekke produkter. Disse inkluderer hver dagsartikler som kalkulatorer, lommelykter, telefonladere, vannfontener og innenlandske og kommersielle varmtvannssystemer.