TTO - Tế bào quang đãng điện, hay còn gọi pin phương diện trời, được chế tạo sao cho ánh sáng mặt trời hấp thụ vào sẽ thay đổi thành năng lượng điện năng.

Bạn đang xem: Tế bào quang điện là gì


Tế bào quang đãng điện

*

TTO - Tế bào quang quẻ điện, hay nói một cách khác pin mặt trời, được sản xuất sao cho tia nắng mặt trời phản vào sẽ thay đổi thành điện năng.

Pin mặt trời hoạt động theo một nguyên tắc đơn giản, điện thoại tư vấn là cảm giác quang năng lượng điện (photoelectric effect), theo đó các hạt tích điện sẽ tiến hành giải phóng ra khỏi vật liệu khi hấp thụ năng lượng mặt trời.

Nguyên lý này được sử dụng trong tế bào quang năng lượng điện để biến hóa quang năng thành điện năng. Mặc dù nhiên, năng suất tích điện từ từng pin quang đãng điện siêu thấp và đề nghị dùng các pin để tạo ra được một chiếc điện vừa phải.

Tổng hiệu suất của các pin này hơi thấp, chỉ từ 10-15% lượng tia nắng mặt trời chiếu vào pin được đổi khác thành điện. Các nhà công nghệ đã tạo ra các bước cải tiến vượt bậc trong technology quang điện. Năm 2003, những nhà nghiên cứu ở California ra mắt đã cách tân và phát triển được các tế bào quang điện tất cả khả năng đổi khác 36,9% tích điện mặt trời thành năng lượng điện năng. Điều này hoàn toàn có thể so sánh với những nhà trang bị chạy bởi nhiên liệu hóa thạch với hiệu suất 34%.

Các tân tiến như cầm cố đã giúp mở ra cánh cửa đến việc áp dụng rộng rãi năng lượng mặt trời. Các người hy vọng rằng đông đảo bước nâng tầm khác về mặt công nghệ sẽ gia tăng hiệu suất của sạc pin quang năng lượng điện và làm giảm chi phí sản xuất và vận hành. Hiện nay nay, điện năng tạo nên từ những nhà máy năng lượng mặt trời có chi tiêu gấp từ bỏ 3 cho 5 lần so với điện năng tạo nên bởi những nhà lắp thêm chạy bởi nhiên liệu hóa thạch.

Pin phương diện trời đã có được sử dụng rộng thoải mái trong các quá trình thám hiểm không khí và thường xuyên được lắp để lên trên các con tàu vũ trụ cùng vệ tinh nhân tạo để cung cấp điện năng cho nhiều hoạt động khác nhau. Đa số các vệ tinh truyền thông đều phải có trang bị pin mặt trời nhằm cung cấp một phần nhu ước về điện cho những vệ tinh này.

Trở lại với trái đất, trong những ứng dụng phổ cập nhất của pin phương diện trời là cấp điện cho những loại laptop bỏ túi. Nhưng các pin mặt trời cỡ phệ cũng dùng cho những ứng dụng yêu mến mại. Hoa Kỳ, Nhật Bản, Thái Lan, Ấn Độ và các nước khác sẽ tìm kiếm hầu như phương phương pháp để khai thác các tia mặt trời nhằm sản xuất điện.

Ở Israel bao hàm kế hoạch xây cất nhà áy điện mặt trời lớn nhất thế giới. Theo kế hoạch, lúc được xong vào năm 2012, nhà máy sản xuất này sẽ cung ứng 5% điện năng cả nước gia.

Theo Viện Worldwatch sinh sống Washington D.C., sản lượng sản phẩm năm của các nhà máy tích điện mặt trời tăng 150% giữa các năm 2000 với 2003. Chỉ riêng năm 2002, công nghiệp điện mặt trời làm việc Hoa Kỳ tăng trưởng rất đáng để kể, khoảng 60%, với thu được 500 triệu đô la.

Các electron lang thang. Đễ đọc rõ buổi giao lưu của các sạc pin quang điện, cần được xem xét chúng ở tầm mức độ nguyên tử. Từng pin được cấu trúc bằng một lớp mỏng dính silic tinh khiết và sẽ có các tạp hóa học nào này được cho thêm vào.

Mỗi nguyên tử silic có các electron - là những hạt có điện âm - xoay quanh hạt nhân, tốt là trung ương nguyên tử, trong nhiều lớp vỏ đồng tâm, còn được gọi là các lớp không gian. Các nguyên tử kết hợp với một nguyên tử khác trải qua các buổi giao lưu của các electron khiến cho lớp vỏ xung quanh cùng của nguyên tử. Ví dụ, nguyên tử silic có bốn electron ngơi nghỉ lớp vỏ quanh đó cùng. Trong tinh thể silic, mỗi nguyên tử thường xuyên kết hợp với bốn nguyên tử cạnh bên thông qua bốn electron quanh đó cùng.

Xem thêm: Bệnh Nấm Da Đầu : Triệu Chứng Và Cách Phòng Ngừa, Bệnh Nấm Da Đầu

Nếu một electron bị bứt thoát ra khỏi nguyên tử silic do ảnh hưởng của ngoại lực như ánh sáng, nhiệt độ hoặc điện năng, electron này sẽ vận động tự vày trong tinh thể đồng thời vướng lại một lỗ trống vào mạng tinh thể. Lỗ trống này đối xử như một năng lượng điện dương.

Mỗi lần bao gồm một electron của một nguyên tử ở kề bên di đưa vào lỗ trống thì đôi khi electron này cũng tạo ra một lỗ trống mới phía sau nó. Cứ như thế, các lỗ trống hoàn toàn có thể di chuyển từ địa chỉ này mang lại vị trí không giống trong tinh thể. Bởi vì vậy, khi bao gồm nguồn năng lượng bên phía ngoài tác dụng vào tinh thể thì vẫn có một số trong những điện tích âm cùng điện tích dương được tạo ra và hoạt động tự vày trong tinh thể. Chúng hoạt động ngẫu nhiên và thăng bằng với nhau.

Giả sử tất cả một lượng rất nhỏ tuổi arsen được cho vô tinh thể silic. Nguyên tử arsen bao gồm năm electron sống lớp vỏ kế bên cùng. Nếu nguyên tử arsen phối kết hợp vối tứ nguyên tử silic cạnh bên (giống như nguyên tử silic kết phù hợp với các nguyên tử kề bên nó) thì sẽ còn sót lại một electron của nguyên tử arsen biến chuyển electron trường đoản cú do.

Như vậy, vấn đề đưa một lượng rất bé dại arsen vào trong tinh thể silic sẽ làm tăng số electron vận động tự do. Xét tổng thể thì tinh thể vẫn tồn tại trung hòa điện vì các electron từ do tăng lên sẽ cân đối với các ptoton có điện tích dương trong hạt nhân của nguyên tử arsen.

Kết quả đang khác đi nếu mang đến boron vào vào tinh thể silic. Mỗi nguyên tử boron chỉ có cha electron ngơi nghỉ lớp vỏ không tính cùng. Nếu như nguyên tử boron kết phù hợp với bốn nguyên tử silic lấn cận, bởi vì thiếu một electron nên sẽ sở hữu được một lỗ trống dương vào mạng tinh thể quanh nguyên tử boron. Ngay cả chỉ một lượng rất bé dại boron thì vẫn có một số rất xứng đáng kể những nguyên tử tạo cho một số các lỗ trống mang điện tích dương dôi ra trong mạng tinh thể. Cùng lần nữa, tính trung hòa của toàn mạng tinh thể vẫn không cầm đổi.

Tạo điện trường.

Bây giờ, mang sử rằng arsen được cho vào trong 1 nửa tinh thể silic cùng boron được bỏ vô nửa kia. Mỗi một nửa tinh thể silic vẫn còn đấy trung hòa điện, tuy nhiên, tỷ lệ điện tử thoải mái trong nửa tinh thể tất cả arsen to hơn trong nửa tinh thể có boron. Cũng tương tự như thế, ở phía tinh thể có boron có rất nhiều lỗ trống rộng ở phía tinh thể gồm arsen. Vì cả hai loại điện tích chuyển động hỗn độn nên chúng có xu hướng khuếch tán khắp toàn cục tinh thể, trải qua đường biên chia cách giữa nhị nửa tinh thể.

Phía nửa tinh thể silic gồm boron đã tích điện âm vì những electron thừa dịch chuyển về phía này. Ngược lại, về phía tất cả arsen đổi thay tích điện dương vị nhận những lỗ trống. Các điện tích này sẽ tập hợp những electron với lỗ trống tự phía bên này sang phía vị trí kia của tinh thể. Cuối cùng, những điện tích trở bắt buộc đủ táo tợn để ngăn cấm đoán sự khuếch tán qua mặt đường biên xảy ra nữa. Phía tích năng lượng điện âm đã đẩy những electron; phía tích năng lượng điện dương đang đẩy những lỗ trống. Khi gồm sự cân đối thì mãi mãi sẵn một điện trường.

Tạo cái

Các đơn vị khoa học áp dụng điện trường đã sở hữu để tạo cho dòng điện. Trong áp dụng này, là pin khía cạnh trời, bao gồm hai lớp vật tư cực mỏng-thường là bằng silic-được sử dụng để thay đổi trực tiếp tia nắng mặt trời thành năng lượng điện năng. Một tạp chất được cho vào trong 1 trong nhì lớp silic khiến cho lớp này tích năng lượng điện dương (được call là lớp silic một số loại p), sinh hoạt lớp silic còn lại cho vào loại tạp hóa học để lớp này biến tích điện âm (được gọi là lớp silic các loại n). Vùng phân làn giữa hai lớp này gọi là vùng chuyến qua p-n.

Các đầu cuối được đã tích hợp hai mặt của pin khía cạnh trời và những điểm cuối này được nối bởi dây. Khi ánh nắng mặt trời đập vào lớp vật liệu làm cho những electron bật ra khỏi mạng tinh thể xung quanh chuyển tiếp và tạo thành cặp electron-lỗ trống.

Cứ như thế, trạng thái cân đối giữa nhì lớp silic bị phà vỡ. Các electron sẽ di chuyển từ đầu cuối của lớp silic một số loại n theo đường dây dẫn điện đến đầu cuối của lớp silic loại phường Dòng điện thường xuyên chạy vào dây dẫn cho đến chừng làm sao còn ánh nắng mặt trời chiếu vào những lớp silic.

Pin phương diện trời thu hút được không ít sự chăm chú do tính chất đơn giản và dễ dàng và chuyển động tương đối dễ dàng dàng. Giống như tất cả các nghành liên quan lại đến tích điện mặt trời, pin khía cạnh trời có khả năng to mập để được thực hiện trên quy mô rộng lớn.

Nói chung, xét về mặt môi trường, tích điện mặt trời là an ninh nhất trong toàn bộ các mối cung cấp năng lượng. Khi xét đến nguồn hỗ trợ bức xạ mặt trời bao gồm sẵn hầu như vô tận, chắc chắn nhiều chuyên viên xem nguồn năng lượng mặt trời là nguồn tích điện đầy có tương lai nhất cho tương lai.