Ποια είναι τα διαφορετικά υλικά των ηλιακών συλλεκτών

Όσον αφορά τα ηλιακά πάνελ, όλοι είναι εξοικειωμένοι με αυτά. Αλλά αν θέλετε να διακρίνετε τα υλικά των ηλιακών συλλεκτών, όσοι δεν είναι εξοικειωμένοι με τη βιομηχανία φωτοβολταϊκών μπορεί να μην το γνωρίζουν απαραίτητα, καθώς εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των διαφορετικών υλικών. Ακολουθεί μια εκλαΐκευση της επιστήμης για να βοηθήσει όλους να κατανοήσουν τα υλικά και τις διαφορές των ηλιακών συλλεκτών πιο γρήγορα.

Πριν συζητήσουμε τις διαφορές, επιτρέψτε μου να εξηγήσω πρώτα τη μορφολογία του πυριτίου ως πρώτης ύλης. Το πυρίτιο έχει δύο τύπους αλλοτρόπων: κρυσταλλικό και άμορφο. Το κρυσταλλικό πυρίτιο χωρίζεται περαιτέρω σε μονοκρυσταλλικό πυρίτιο και πολυκρυσταλλικό πυρίτιο. Η διαφορά μεταξύ μονοκρυσταλλικού πυριτίου και πολυκρυσταλλικού πυριτίου εξαρτάται κυρίως από τη δομή που σχηματίζεται. Όταν το λιωμένο στοιχειακό πυρίτιο στερεοποιείται, τα άτομα πυριτίου διατάσσονται με τη μορφή πλέγματος διαμαντιού, σχηματίζοντας πολλούς κρυσταλλικούς πυρήνες. Εάν αυτοί οι κρυσταλλικοί πυρήνες μεγαλώσουν σε κόκκους με τον ίδιο προσανατολισμό κρυσταλλικού επιπέδου (δηλαδή, κάθε κόκκος έχει ένα ομοιόμορφο κρυσταλλικό επίπεδο και αυτοί οι κόκκοι είναι παράλληλοι και συνδυασμένοι), σχηματίζεται μονοκρυσταλλικό πυρίτιο. Εάν αυτοί οι κρυσταλλικοί πυρήνες μεγαλώσουν σε κόκκους με διαφορετικούς κρυσταλλικούς προσανατολισμούς, σχηματίζεται πολυκρυσταλλικό πυρίτιο που περιέχει πολλές ακαθαρσίες και δομικά ελαττώματα.

Επομένως, στην ουσία, το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο και το πολυκρυσταλλικό πυρίτιο είναι βασικά το ίδιο υλικό, και τα δύο έχουν διαμαντένιο πλέγμα, σκληρούς και εύθραυστους κρυστάλλους, μεταλλική λάμψη και μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό, αλλά η αγωγιμότητά τους είναι χαμηλότερη από αυτή των μετάλλων και αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Έχουν ημιαγωγικές ιδιότητες και είναι ημιαγώγιμα υλικά. Ωστόσο, λόγω των διαφορών στη δομή των κρυστάλλων και στην περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες, η υφή του κρυστάλλου είναι διαφορετική. Ο δείκτης διάθλασης του φωτός και η αγωγιμότητα του ρεύματος διαφέρουν επίσης ως αποτέλεσμα. Ας ρίξουμε μια ματιά στα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά παρακάτω.

Τα ηλιακά κύτταρα μονοκρυσταλλικού πυριτίου κατασκευάζονται από γκοφρέτες μονοκρυσταλλικού πυριτίου. Στα υλικά μονοκρυσταλλικού πυριτίου, τα άτομα πυριτίου είναι διατεταγμένα με τακτοποιημένο περιοδικό τρόπο στο χώρο, παρουσιάζοντας σειρά μεγάλης εμβέλειας. Αυτή η τάξη είναι ευεργετική για τη βελτίωση της απόδοσης μετατροπής των ηλιακών κυψελών. Επί του παρόντος, η απόδοση μετατροπής των ηλιακών κυψελών μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι 14% -17%, η οποία μπορεί να φτάσει έως και 24%. Η διαδικασία παραγωγής είναι ώριμη και τα προϊόντα είναι ως επί το πλείστον στρογγυλεμένα ορθογώνια, μαύρου χρώματος, χωρίς σχέδια στην επιφάνεια. Χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική και σε προϊόντα υψηλής τεχνολογίας. Ωστόσο, η διαδικασία κατασκευής ηλιακών κυψελών μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι πολύπλοκη, χρονοβόρα, απαιτεί υψηλή κατανάλωση ενέργειας και συνεπάγεται υψηλό κόστος.

Τα ηλιακά κύτταρα πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι κατασκευασμένα από πολυκρυσταλλικά υλικά πυριτίου, τα οποία είναι συσσωματώματα πολλών μονοκρυσταλλικών σωματιδίων. Το μέγεθος και ο προσανατολισμός των κρυστάλλων κάθε μεμονωμένου κρυσταλλικού σωματιδίου είναι διαφορετικοί μεταξύ τους. Επομένως, υπάρχουν ελαττώματα και ακαθαρσίες στην κρυσταλλική δομή, με αποτέλεσμα την απόδοση μετατροπής της ηλιακής ενέργειας περίπου 13% έως 15%, η οποία μπορεί να φτάσει έως και 20%. Τα προϊόντα είναι ως επί το πλείστον ορθογώνια ορθογώνια, μπλε χρώματος και έχουν σχέδια σαν λουλούδια πάγου στην επιφάνεια μετά από προσεκτικότερη εξέταση. Οι ηλιακές κυψέλες πολυκρυσταλλικού πυριτίου έχουν λιγότερες διαδικασίες παραγωγής, μικρότερους χρόνους παραγωγής και σχετικά χαμηλότερο κόστος κατασκευής σε σύγκριση με τα προϊόντα μονοκρυσταλλικού πυριτίου, επομένως έχουν επίσης σημαντική θέση στην αγορά.

Άμορφα ηλιακά κύτταρα πυριτίου, ηλιακά κύτταρα κρυσταλλικού πυριτίου, αυτό είναι. Έχετε ηλιακά κύτταρα που δεν απαιτούν κρυσταλλικό πυρίτιο; Αυτός ο τύπος ηλιακών κυψελών ονομάζεται ηλιακή κυψέλη άμορφου πυριτίου. Τα ηλιακά κύτταρα άμορφου πυριτίου κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας ένα πολύ λεπτό φιλμ άμορφου πυριτίου (πάχους περίπου 1 mm), το οποίο καταναλώνει πολύ λίγο υλικό πυριτίου. Οι λεπτές μεμβράνες ημιαγωγών πυριτίου μπορούν να εναποτεθούν απευθείας σε μεγάλες γυάλινες πλάκες. Η διαδικασία και ο εξοπλισμός για την παρασκευή άμορφου πυριτίου είναι απλοί, με σύντομο χρόνο κατασκευής και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, καθιστώντας το κατάλληλο για μαζική παραγωγή. Ωστόσο, αντίθετα, η απόδοση μετατροπής των ηλιακών κυψελών άμορφου πυριτίου είναι μόνο 5% -8%, φτάνοντας έως και το 13%, με ελαφρώς κακή σταθερότητα και εμφανή μειονεκτήματα.