Foinse: www.energy.gov
Nuair a bhíonn solas ag taitneamh ar chill fhótavoltach (PV) - ar a dtugtar cill gréine freisin - féadfar an solas sin a léiriú, a ionsú nó pas a fháil tríd an gcill. Tá an cill PV comhdhéanta d’ábhar leathsheoltóra; ciallaíonn an “leath” gur féidir leis leictreachas a sheoladh níos fearr ná inslitheoir ach ní chomh maith le seoltóir maith cosúil le miotal. Úsáidtear roinnt ábhar leathsheoltóra éagsúla i gcealla PV.
Nuair a bhíonn an leathsheoltóir nochtaithe go héadrom, ionsúnn sé fuinneamh an tsolais agus aistríonn sé é chuig cáithníní luchtaithe go diúltach san ábhar ar a dtugtar leictreoin. Ligeann an fuinneamh breise seo do na leictreoin sreabhadh tríd an ábhar mar shruth leictreach. Baintear an sruth seo trí theagmhálacha miotail seoltaí - na línte cosúil le greille ar chealla gréine - agus is féidir iad a úsáid ansin chun do theach agus an chuid eile den eangach leictreach a chumhacht.
Níl i gceist le héifeachtúlacht cille PV ach an méid cumhachta leictreachais a thagann as an gcill i gcomparáid leis an bhfuinneamh ón solas atá ag taitneamh uirthi, rud a léiríonn cé chomh héifeachtach agus atá an chill maidir le fuinneamh a thiontú ó fhoirm amháin go foirm eile. Braitheann an méid leictreachais a tháirgtear ó chealla PV ar shaintréithe (amhail déine agus tonnfhaid) an tsolais atá ar fáil agus tréithe feidhmíochta iolracha na cille.
Maoin thábhachtach de leathsheoltóirí PV is ea an bandaleithead, a léiríonn na tonnfhaid solais is féidir leis an ábhar a ionsú agus a thiontú go fuinneamh leictreach. Má mheaitseálann bandga an leathsheoltóra tonnfhaid an tsolais atá ag taitneamh ar an gcill PV, ansin is féidir leis an gcill sin an fuinneamh go léir atá ar fáil a úsáid go héifeachtúil.
Faigh tuilleadh eolais thíos faoi na hábhair leathsheoltóra is coitianta a úsáidtear le haghaidh cealla PV.
SILICON
Siliconis, go dtí seo, an t-ábhar leathsheoltóra is coitianta a úsáidtear i gcealla gréine, arb ionann é agus thart ar95% de na modúil a dhíoltar inniu. Is é freisin an dara ábhar is flúirseach ar an Domhan (tar éis ocsaigine) agus an leathsheoltóir is coitianta a úsáidtear i sceallóga ríomhaire. Déantar cealla sileacain criostalach d’adamh sileacain atá ceangailte lena chéile chun laitíse criostail a dhéanamh. Soláthraíonn an laitís seo struchtúr eagraithe a fhágann go bhfuil sé níos éifeachtaí solas a thiontú go leictreachas.
Faoi láthair soláthraíonn cealla gréine déanta as sileacain meascán d’ardéifeachtúlacht, ar chostas íseal agus ar feadh an tsaoil fhada. Meastar go mairfidh modúil 25 bliana nó níos mó, ag táirgeadh níos mó ná 80% dá gcumhacht bhunaidh fós tar éis an ama seo.
PHOTOVOLTAICS THIN-FILM
Déantar cill ghréine scannáin tanaí trí shraith tanaí amháin nó níos mó d’ábhar PV a thaisceadh ar ábhar tacaíochta mar ghloine, phlaisteach nó mhiotal. Tá dhá phríomhchineál leathsheoltóirí PV scannáin tanaí ar an margadh inniu: caidmiam telluride (CdTe) agus dé-ocsaídíd indium gallium (CIGS). Is féidir an dá ábhar a thaisceadh go díreach ar aghaidh nó ar chúl dhromchla an mhodúil.
Is é CdTe an dara ábhar PV is coitianta tar éis sileacain, agus is féidir cealla CdTe a dhéanamh trí phróisis déantúsaíochta ar chostas íseal a úsáid. Cé go ndéanann sé seo rogha eile atá éifeachtach ó thaobh costais de, níl a n-éifeachtúlachtaí fós' t chomh hard le sileacain. Tá na hairíonna is fearr ag cealla CIGS d’ábhar PV agus ardéifeachtúlachtaí sa tsaotharlann, ach déanann an chastacht a bhaineann le ceithre ghné a chomhcheangal an t-aistriú ó shaotharlann go déantúsaíocht níos dúshlánaí. Éilíonn CdTe agus CIGS araon níos mó cosanta ná sileacain chun oibriú fadtéarmach a chumasú lasmuigh.
PHOTOVOLTAICS PEROVSKITE
Is cineál cille scannáin tanaí iad cealla perovskitesolar agus ainmnítear iad i ndiaidh a struchtúr tréith criostail. Tógtar cealla perovskite le sraitheanna ábhar atá clóite, brataithe nó taiscthe i bhfolús ar chiseal tacaíochta bunúsach, ar a dtugtar antsubstráit.Is iondúil go mbíonn siad furasta teacht le chéile agus is féidir leo éifeachtúlachtaí cosúil le sileacain criostalach a bhaint amach. Sa tsaotharlann, tá feabhas tagtha ar éifeachtúlachtaí cille gréine perovskite níos gasta ná aon ábhar PV eile, ó 3% in 2009 go dtí os cionn 25% in 2020. Le bheith inmharthana ar bhonn tráchtála, caithfidh cealla PV perovskite a bheith seasmhach go leor chun maireachtáil 20 bliain lasmuigh, mar sin taighdeoirí ag obair ar iad a dhéanamh níos marthanaí agus teicnící déantúsaíochta ar scála mór ar chostas íseal a fhorbairt.
PHOTOVOLTAICS ORGANIC
Tá cealla orgánacha PV, nó OPV, comhdhéanta de chomhdhúile saibhir ó thaobh carbóin (orgánach) agus is féidir iad a chur in oiriúint chun feidhm shonrach den chill PV a fheabhsú, mar shampla bandgap, trédhearcacht, nó dath. Faoi láthair níl cealla OPV ach thart ar leath chomh héifeachtúil le cealla sileacain criostalach agus tá saolré oibriúcháin níos giorra acu, ach d’fhéadfadh sé a bheith níos saoire a mhonarú i méideanna ard. Is féidir iad a chur i bhfeidhm freisin ar ábhair tacaíochta éagsúla, mar phlaisteach solúbtha, ionas go mbeidh OPV in ann freastal ar réimse leathan úsáidí.
DOTS QUANTUM
Stiúrann cealla gréine ponc ponc leictreachas trí cháithníní bídeacha d’ábhair leathsheoltóra éagsúla nach bhfuil ach cúpla nanaiméadar ar leithead, ar a dtugtar poncanna chandamach. Soláthraíonn poncanna cainníochta bealach nua chun ábhair leathsheoltóra a phróiseáil, ach tá sé deacair nasc leictreach a chruthú eatarthu, mar sin níl siad an-éifeachtach faoi láthair. Mar sin féin, is furasta iad a dhéanamh ina gcealla gréine. Is féidir iad a thaisceadh ar mhodh cóta casadh, spraeire, nó printéirí roll-go-rolla cosúil leis na cinn a úsáidtear chun nuachtáin a phriontáil.
Tagann poncanna cainníochta i méideanna éagsúla agus tá a mbanda band inúsáidte, rud a chuireann ar a gcumas solas a bhailiú atá deacair a ghabháil agus a bheith péireáilte le leathsheoltóirí eile, cosúil le perovskites, chun feidhmíocht cille gréine ilfheidhmeach a bharrfheabhsú (níos mó orthu siúd thíos).
PHOTOVOLTAICS MULTIJUNCTION
Straitéis eile chun éifeachtúlacht cille PV a fheabhsú is ea leathsheoltóirí iomadúla a leagan síos chun cealla gréine a dhéanamh. Go bunúsach is cruacha iad na cealla seo d’ábhair leathsheoltóra éagsúla, seachas cealla aon acomhal, nach bhfuil ach leathsheoltóir amháin acu. Tá bandaleithead difriúil ag gach ciseal, agus mar sin ionsúnn siad cuid dhifriúil den speictream gréine, agus úsáideann siad solas na gréine níos mó ná cealla aon acomhal. Féadann cealla gréine ilfheidhmeacha na leibhéil éifeachtúlachta is airde a bhaint amach toisc go ngabhfaidh ciseal faoina bhun an solas nach nglacann an chéad chiseal leathsheoltóra leis.
Cé gur cealla gréine ilfheidhmeacha iad gach cealla gréine a bhfuil níos mó ná bandap amháin acu, tugtar cill gréine tandem ar chill gréine le dhá bhandga díreach. Cealla gréine ilfheidhmeacha a chomhcheanglaíonn leathsheoltóirí ó cholúin III agus V i dtábla tábla teirmeach ar a dtugtar cealla gréine ilfheidhmeach III-V.
Tá éifeachtúlachtaí níos airde ná 45% léirithe ag cealla gréine ilfheidhme, ach tá siad costasach agus deacair a mhonarú, mar sin tá siad curtha in áirithe le haghaidh iniúchadh spáis. Tá an míleata ag úsáid cealla gréine III-V i drones, agus tá taighdeoirí ag fiosrú úsáidí eile dóibh ina bhfuil ardéifeachtúlacht ríthábhachtach.
PHOTOVOLTAICS CONCENTRATION
Díríonn PV Tiúchan, ar a dtugtar CPV freisin, solas na gréine ar chill gréine trí scáthán nó lionsa a úsáid. Trí solas na gréine a dhíriú ar limistéar beag, teastaíonn níos lú ábhar PV. Éiríonn ábhair PV níos éifeachtaí de réir mar a éiríonn an solas níos comhchruinnithe, agus mar sin faightear na héifeachtúlachtaí foriomlána is airde le cealla agus modúil CPV. Teastaíonn ábhair níos costasaí, teicnící déantúsaíochta, agus an cumas chun gluaiseacht na gréine a rianú, agus mar sin tá sé dúshlánach anois an buntáiste costais riachtanach a thaispeáint thar an lá inniu' s modúil sileacain ardtoirte.
