Güneş pilleri, ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihazlardır. Düzgün çalışabilmesi için, hücrelerin ışığı emebilen bir yarı iletken malzeme ile kaplanması gerekir. Silisyum güneş pilleri silisyum kaplı güneş pilleridir ve en yaygın kullanılanıdır. Bu hücreler, modüller adı verilen seri halinde bağlanır ve modüller, istenen gerilimi üreten bir dizi oluşturmak için birbirine bağlanır. Bunlar daha sonra güneş ışığını hücrelere yönlendiren cam panellerin arkasındaki koruyucu bir kaba yerleştirilir.
Işık güneş paneline çarptığında, fotonlar yarı iletken malzeme tarafından emilir. Elektronlar gevşetilir ve elektrik üreten malzemenin içinden akar. Bir dizi silikon güneş pilleri bu enerjiyi doğru akım (DC) elektriğine dönüştürür. Entegre bir sistemde, elektrik daha sonra invertörler kullanılarak elektrik şebekesine beslenir. Bağımsız güneş enerjisi ürünleri, elektriği pillerde saklar.
Silikon çok yaygın bir element olmasına rağmen, genellikle silika ile bağlanır. Saf silikon, silikadan çıkarılmalı ve daha sonra iletkenliğini arttırmak için işlenmelidir. Saf silikon, zayıf bir elektrik iletkenidir, ancak belirli safsızlıklar eklendiğinde, tipik olarak fosfor atomları, mükemmel bir iletken haline gelir. Bu işlem çok fazla enerji harcar ve silikon güneş pillerinin yüksek maliyetinden sorumludur. Geleneksel olarak üretilen hücreler, gofretler halinde kesilmiş toplu halde tek kristalli silikon kullanır.
Maliyeti azaltmaya yardımcı olmak için, bilim adamları ince filmli silikon güneş pilleri geliştirdiler. Bunlar, geleneksel bir hücrenin kullanacağı silikonun sadece yüzde birini kullanıyor, ancak ne yazık ki, çok daha az verimli. Daha pahalı geleneksel hücreler kadar verimli olan ve aynı zamanda daha düşük maliyetli, daha hafif ağırlık ve daha yüksek esneklik avantajlarını koruyan çok sayıda ince film katmanından yapılmış hücreler geliştirilmiştir. Polikristal ve şekilsiz ince film silikon hücreleri ek, düşük maliyetli seçeneklerdir.
Bilim adamları için bir başka zorluk da silikon güneş pillerinin etkinliğini arttırmanın bir yolunu bulmak. Güneş ışığı, çok çeşitli enerjilere sahip fotonlar içeren geniş bir dalga boyu aralığına sahiptir. Bunlardan bazıları yarı iletken malzeme tarafından yakalanması gereken elektron-delik çifti oluşturmak için çok zayıf veya çok güçlü. Çoğu hücre yalnızca% 15 verimlidir, yani panellerden geçen güneş ışığında mevcut elektrik enerjisinin yalnızca% 15'ini yakalar.
Verimliliği arttırmanın ve silikon güneş pillerinin maliyetini azaltmanın yollarını bulmak için dünya çapında çalışmalar yapılmaktadır. İnce film verimliliğini arttırmanın, böylece maliyeti büyük ölçüde düşürmenin yollarını bulmak, Avrupa Birliği tarafından finanse edilen bir araştırma projesinin önceliğidir. Japonya'daki bir şirket, ortalama% 25 verime sahip birden fazla üründe kullanılmak için silikon güneş pilleri geliştirdi. ABD'li bir şirket olan Boeing-Spectrolab,% 40.7 verime sahip bir konsantre silikon güneş pili geliştirdi.
Güneş enerjisinin birincil enerji kaynağı haline gelmesinden önce Mare'nin araştırma ve geliştirmesi gerekiyor, ancak bu uluslararası ilgi ve fon alan bir alan. Maliyet azaldıkça ve verimlilik arttıkça, güneş enerjisi çok daha yaygın hale gelebilir. Bu zorluklarla bile, silikon güneş pilleri çeşitli ürünlerde zaten kullanılmaktadır. Bunlar arasında hesap makineleri, el fenerleri, telefon şarj cihazları, su çeşmeleri ve evsel ve ticari sıcak su sistemleri gibi her gün öğeler bulunur.
