טווח רצועות קליטת אור של פאנל סולארי

טווח רצועות קליטת אור של פאנל סולארי

פאנלים סולאריים הפכו פופולריים יותר ויותר בשנים האחרונות. הם מקור אנרגיה חסכוני, ידידותי לסביבה ומתחדש. פאנלים סולאריים ממירים את אור השמש לחשמל על ידי שימוש בחומר מיוחד הנקרא תא סולארי. התא הסולארי עשוי מחומרים שונים שיכולים לספוג אורכי גל שונים של אור.

קליטת אור בתאי שמש סיליקון מונו גבישי

סיליקון מונו-גבישי הוא חומר תא סולארי בעל ביצועים גבוהים. יש לו רמת טוהר גבוהה ומבנה גבישי אחיד, המאפשר ניידות אלקטרונים טובה יותר. לתאים סולריים סיליקון חד גבישי יש בדרך כלל טווח קליטת אור של 300 - 1100 ננומטר, כאשר פס הקליטה ממוקם בסביבות 780 ננומטר. המשמעות היא שתאי השמש יכולים לספוג את רוב ספקטרום האור הנראה, כמו גם חלק מהאור הקרוב לאינפרא אדום.

עם זאת, ישנה ירידה ניכרת ביעילות הספיגה מעבר ל-1100 ננומטר. זה נובע מהעובדה שסיליקון מונו-גבישי הוא חומר פס עקיף. לחומרי פער פס עקיפים יש סף אנרגיה גבוה יותר עבור האלקטרונים לעבור מפס הערכיות לפס ההולכה. המשמעות היא שפוטונים בעלי אנרגיה נמוכה יותר אינם יכולים להיספג ביעילות בחומר. לכן, תאים סולריים סיליקון חד גבישי אינם מסוגלים לספוג כמות משמעותית של האור באורך גל ארוך יותר (אנרגיה נמוכה יותר).

קליטת אור בתאים סולריים של סיליקון סרט דק

תאים סולריים מסוג סיליקון מסוג סרט דק עשויים משכבות מרובות של סיליקון בעוביים ובחומרים דומים משתנים. הם בדרך כלל פחות יקרים לייצור מאשר תאים סולריים סיליקון חד גבישי. טווח קליטת האור של תאים סולריים סיליקון סרט דק שונה מזה של תאי שמש סיליקון חד גבישי. סיליקון סרט דק סופג אור בטווח רחב יותר של אורכי גל, במיוחד בטווח של 400 - 800 ננומטר. זה אומר שהם יכולים לספוג את רוב ספקטרום האור הנראה, אבל לא כמו הרבה מהאור הקרוב לאינפרא אדום כמו סיליקון חד גבישי.

ניתן לסווג עוד יותר תאים סולריים של סיליקון סרט דק לשלושה סוגים: סיליקון אמורפי (a-Si), סיליקון מיקרו-גבישי (μc-Si), וסיליקון ננו-גבישי (nc-Si). לכל סוג יש פער פס וטווח ספיגה שונים. לסיליקון אמורפי יש פער פס של כ-1.7 eV והוא יכול לספוג אור בטווח של 300 - 800 ננומטר. לסיליקון מיקרו-גבישי יש פער פס של כ-1.3 eV והוא יכול לספוג אור בטווח של 400 - 700 ננומטר. לסיליקון ננו-גבישי יש פער פס של כ-2.0 - 2.2 eV והוא יכול לספוג אור בטווח של 300 - 600 ננומטר.

לסיכום, לתאים סולריים סיליקון חד גבישי יש פס קליטה הממוקם בסביבות 780 ננומטר והם יכולים לספוג את רוב ספקטרום האור הנראה כמו גם חלק מהאור הקרוב לאינפרא אדום. לתאים סולריים סיליקון סרט דק, לעומת זאת, טווח ספיגה רחב יותר מסיליקון חד גבישי, אך לא כמו אור קרוב לאינפרא אדום. טווח הספיגה והיעילות הספציפיים תלויים בסוג סיליקון הסרט הדק. ללא קשר לסוג התא הסולארי, פאנלים סולאריים מספקים מקור בר קיימא ומתחדש של אנרגיה. עם התקדמות נוספת בטכנולוגיה, פאנלים סולאריים יוכלו לספק כמות גדולה עוד יותר של אנרגיה עם יעילות רבה עוד יותר.