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Tres categorías principales de células fotovoltaicas
- Jul 13, 2018 -

Las células fotovoltaicas son dispositivos que usan el efecto fotovoltaico para detectar la radiación óptica, principalmente el uso de electrones de la banda de valencia para generar una fuerza electromotriz bajo la iluminación de la luz. Las fotocélulas también se llaman células solares, que convierten directamente la luz solar en electricidad. Por lo tanto, la fotocélula se caracteriza por la capacidad de convertir una gran cantidad de energía de luz absorbida por la tierra de la radiación solar en energía eléctrica.

Hay muchos tipos de fotocélulas, como las fotocélulas de selenio, las fotocélulas de silicio y las fotocélulas de sulfuro de antimonio y sulfuro de plata. Utilizado principalmente en instrumentación, telemetría automatizada y control remoto. Algunas células fotovoltaicas pueden convertir directamente la energía solar en energía eléctrica, que también se llama células solares. Las células solares son ampliamente utilizadas como fuentes de energía en satélites artificiales, faros, estaciones meteorológicas no tripuladas y similares.

Con la implementación de estrategias de desarrollo sostenible en todo el mundo, el desarrollo y la utilización de nueva energía es particularmente importante. La tecnología relacionada con las células fotovoltaicas ha entrado en nuestras vidas, por lo que esta investigación sobre la aplicación y la dirección de desarrollo de las células fotovoltaicas tiene un amplio rango de importancia.

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Tipo de batería fotovoltaica

Hay muchos tipos de fotocélulas, como las fotocélulas de selenio, las fotocélulas de silicio y las fotocélulas de sulfuro de antimonio, sulfuro de cadmio y arseniuro de galio. Entre ellos, las fotocélulas de silicio son las más utilizadas debido a su alta eficiencia de conversión, larga vida útil y bajo precio.

Clasificación de células fotovoltaicas

A. Celda solar de una sola capa:

La fotocélula es como un "sándwich". Las dos capas externas son la capa protectora, y la capa intermedia es el cuerpo principal, que está compuesto de material de silicio.

El "electrón de órbita" en el átomo de silicio es flexible y fácil de ser "bombardear".

Esta es la misma consideración que el "semiconductor (transistor)" hecho de silicio. Luego está el "silicio" en todas partes, barato y estable "físicamente".

La luz es disparada continuamente por el Sol desde el "Fotón".

En la luz blanca, hay "luz componente" de "rojo, naranja, amarillo, verde, azul, esmalte y púrpura". Las "células fotovoltaicas" comerciales actuales se basan en "frecuencias de luz roja".

La superficie de la fotocélula solo permite "pasar la luz roja" y refleja su luz de color.

El "fotón de luz roja" libera el "electrón de órbita" de " ", que es conducido al convertidor (inversor *) por un cable, y la corriente continua se convierte en corriente alterna (corriente alterna). Este tipo de alimentación de CA se puede utilizar para "iluminación", "agua caliente", "cocina", etc., al igual que la fuente de alimentación de una compañía eléctrica.

* Esto es el equivalente de "RecTIfier". El rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua.

Cada "producción" de electricidad durante el día no es suficiente, y se vende de nuevo a la compañía eléctrica. No hay electricidad en la noche, ¡cómprala de la compañía eléctrica! De esta manera, las familias con "fotocélulas" en el techo pagan solo una factura de electricidad mensual limitada. Inicio negativo? Muy aliviado.

B. Fotocélula multicapa (célula solar de capa múltiple):

La eficiencia del uso de una celda fotovoltaica de celda única es muy baja. El Mover enviado a Marte en Marte utilizó esta Celda Solar de capa múltiple durante más de tres años y todavía funciona.

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Células solares Según diferentes materiales utilizados, las células solares se pueden dividir en: paneles solares de silicio , células solares de película delgada multicomponente, células solares de electrodos modificados multicapa de polímero, células solares nanocristalinas, células solares orgánicas, entre las cuales las células solares de silicio se encuentran actualmente El desarrollo más maduro, líder en la aplicación .

(1) celdas solares de silicio

Las células solares de silicio se clasifican en tres tipos: células solares de silicio monocristalino, células solares de película fina de silicio policristalino y células solares de película delgada de silicio amorfo.

Las células solares de silicio monocristalino tienen la mayor eficiencia de conversión y la tecnología más madura. La mayor eficiencia de conversión en el laboratorio es del 24,7% y la eficiencia a escala es del 15%. Todavía domina en aplicaciones a gran escala y producción industrial. Sin embargo, debido al alto costo y costo del silicio monocristalino, es difícil reducir su costo significativamente. Para ahorrar materiales de silicio, se han desarrollado películas delgadas de silicio policristalino y películas delgadas de silicio amorfo como energía solar de silicio monocristalino. Una alternativa a la batería.

En comparación con el silicio monocristalino, las células solares de película fina de silicio policristalino son más económicas y más eficientes que las células de película delgada de silicio amorfo. La mayor eficiencia de conversión en el laboratorio es del 18% y la eficiencia de conversión en la producción a escala industrial es del 10%. Por lo tanto, las baterías de película fina de silicio policristalino pronto dominarán el mercado de energía solar.

Las células solares de película delgada de silicio amorfo tienen bajo costo, peso ligero, alta eficiencia de conversión, y son fáciles de producir en masa, y tienen un gran potencial. Sin embargo, debido al efecto de degradación de la eficiencia fotovoltaica causado por su material, la estabilidad no es alta, lo que afecta directamente su aplicación práctica. Si puede resolver aún más el problema de estabilidad y mejorar la tasa de conversión, entonces la célula solar de silicio amorfo es, sin duda, uno de los principales productos de desarrollo de las células solares.

(2) célula solar de película delgada multicomponente

El material de células solares de película fina multicomponente es una sal inorgánica, y principalmente incluye un compuesto de arseniuro de galio III-V, un sulfuro de cadmio, un sulfuro de cadmio y una batería de película delgada de selenio de cobre y bismuto.

La eficacia de las células policristalinas de película delgada de sulfuro de cadmio y telururo de cadmio es mayor que la de las células solares de película delgada de silicio amorfo, el costo es menor que el de las células de silicio monocristalino y también es fácil de producir en masa. Sin embargo, debido a la alta toxicidad del cadmio, causará daños ambientales graves. La contaminación, por lo tanto, no es el reemplazo ideal para las células solares de silicio cristalino.

La eficiencia de conversión de la batería compuesta de arseniuro de galio (GaAs) III-V puede alcanzar el 28%. El material compuesto de GaAs tiene una banda de separación óptica ideal y una alta eficiencia de absorción. Tiene una fuerte capacidad anti-irradiación y no es sensible al calor. Es adecuado para la fabricación. Batería de unión simple de alta eficiencia. Sin embargo, el precio de los materiales de GaAs es alto, lo que limita la popularidad de las baterías GaAs en gran medida.

La batería de película fina de selenio de cobre indio (CIS, por sus siglas en inglés) es adecuada para la conversión fotoeléctrica, y no existe un problema de degradación inducido por fotos, y la eficiencia de conversión es la misma que la del polisilicio. Con las ventajas del bajo precio, buen rendimiento y proceso simple, se convertirá en una dirección importante para el desarrollo de las células solares en el futuro. El único problema es la fuente del material. Dado que tanto el indio como el selenio son elementos relativamente raros, el desarrollo de tales baterías está destinado a ser limitado.

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(3) Polímero de tipo de electrodos modificados multicapa de células solares

El reemplazo de materiales inorgánicos por polímeros orgánicos es solo el comienzo de una dirección de investigación en la fabricación de células solares. Debido a la flexibilidad de los materiales orgánicos, la fácil fabricación, la amplia fuente de materiales y el bajo costo, es de gran importancia para el uso a gran escala de la energía solar para proporcionar energía eléctrica barata. Sin embargo, la investigación sobre la preparación de células solares a partir de materiales orgánicos acaba de comenzar, y ni la vida útil ni la eficiencia de la batería se pueden comparar con los materiales inorgánicos, especialmente las baterías de silicio. Queda por explorar si puede convertirse en un producto de importancia práctica.

(4) células solares nanocristalinas

Las células solares de energía química de cristal Nano-TiO2 se han desarrollado recientemente, con las ventajas de un bajo costo, un proceso simple y un rendimiento estable. Su eficiencia fotoeléctrica es estable en más del 10% y el costo de producción es de solo 1/5 a 1/10 de la celda solar de silicio. La esperanza de vida puede alcanzar más de 20 años.

Sin embargo, debido a la investigación y desarrollo de tales baterías, se estima que ingresarán gradualmente al mercado en el futuro cercano.

(5) células solares orgánicas

Las células solares orgánicas, como su nombre indica, son células solares que se componen de materiales orgánicos. Todo el mundo no está familiarizado con las células solares orgánicas, lo cual es algo razonable. Más del 95% de las células solares producidas en masa actuales están basadas en silicio, mientras que menos del 5% del resto están hechas de otros materiales inorgánicos.


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