Saules paneļa gaismas absorbcijas joslu diapazons
Saules paneļi pēdējos gados ir kļuvuši arvien populārāki. Tie ir rentabls, videi draudzīgs un atjaunojams enerģijas avots. Saules paneļi pārvērš saules gaismu elektrībā, izmantojot īpašu materiālu, ko sauc par saules bateriju. Saules baterija ir izgatavota no dažādiem materiāliem, kas spēj absorbēt dažādus gaismas viļņu garumus.
Gaismas absorbcija monokristāliskā silīcija saules baterijās
Monokristāliskais silīcijs ir augstas veiktspējas saules bateriju materiāls. Tam ir augsts tīrības līmenis un vienmērīga kristāla struktūra, kas nodrošina labāku elektronu mobilitāti. Monokristāliskā silīcija saules baterijām parasti ir gaismas absorbcijas diapazons no 300 līdz 1100 nm, un maksimālā absorbcijas josla atrodas aptuveni 780 nm. Tas nozīmē, ka saules baterijas var absorbēt lielāko daļu redzamās gaismas spektra, kā arī daļu no tuvās infrasarkanās gaismas.
Tomēr ir novērojams ievērojams absorbcijas efektivitātes kritums virs 1100 nm. Tas ir saistīts ar faktu, ka monokristāliskais silīcijs ir netiešs joslas spraugas materiāls. Netiešajiem joslas spraugas materiāliem ir augstāks enerģijas slieksnis, lai elektroni pārvietotos no valences joslas uz vadīšanas joslu. Tas nozīmē, ka materiāls nevar efektīvi absorbēt fotonus ar zemāku enerģiju. Tāpēc monokristāliskā silīcija saules baterijas nespēj absorbēt ievērojamu daudzumu garāka viļņa (zemākas enerģijas) gaismas.
Gaismas absorbcija plānslāņa silīcija saules baterijās
Plānās plēves silīcija saules baterijas ir izgatavotas no vairākiem silīcija slāņiem ar dažādu biezumu un piedevām. To ražošana parasti ir lētāka nekā monokristāliskā silīcija saules baterijas. Plānas plēves silīcija saules bateriju gaismas absorbcijas diapazons atšķiras no monokristāliskā silīcija saules baterijām. Plānās plēves silīcijs absorbē gaismu plašākā viļņu garuma diapazonā, īpaši diapazonā no 400 līdz 800 nm. Tas nozīmē, ka tie var absorbēt lielāko daļu redzamās gaismas spektra, bet ne tik daudz tuvās infrasarkanās gaismas kā monokristāliskais silīcijs.
Plānās plēves silīcija saules baterijas var iedalīt trīs veidos: amorfais silīcijs (a-Si), mikrokristālisks silīcijs (μc-Si) un nanokristāliskais silīcijs (nc-Si). Katram tipam ir atšķirīgs joslas diapazons un absorbcijas diapazons. Amorfā silīcija joslas sprauga ir aptuveni 1,7 eV, un tas var absorbēt gaismu diapazonā no 300 līdz 800 nm. Mikrokristāliskā silīcija joslas sprauga ir aptuveni 1,3 eV, un tas var absorbēt gaismu diapazonā no 400 līdz 700 nm. Nanokristāliskā silīcija diapazons ir aptuveni 2,0–2,2 eV, un tas var absorbēt gaismu diapazonā no 300 līdz 600 nm.
Visbeidzot, monokristāliskā silīcija saules baterijām ir maksimālā absorbcijas josla, kas atrodas aptuveni 780 nm, un tās var absorbēt lielāko daļu redzamās gaismas spektra, kā arī daļu no tuvās infrasarkanās gaismas. No otras puses, plānās plēves silīcija saules baterijām ir plašāks absorbcijas diapazons nekā monokristāliskajam silīcijam, bet ne tik daudz tuvās infrasarkanās gaismas. Īpatnējais absorbcijas diapazons un efektivitāte ir atkarīga no plānslāņa silīcija veida. Neatkarīgi no saules baterijas veida saules paneļi nodrošina ilgtspējīgu un atjaunojamu enerģijas avotu. Ar turpmāku tehnoloģiju attīstību saules paneļi varēs nodrošināt vēl lielāku enerģijas daudzumu ar vēl lielāku efektivitāti.