Cèl·la solar: Principi de funcionament i construcció (inclusos esquemes)
Què és una cèl·lula solar?
Una cèl·lula solar (també coneguda com a cèl·lula fotovoltaica o cèl·lula PV) es defineix com un dispositiu elèctric que converteix l'energia lluminosa en energia elèctrica a través de l'efecte fotovoltaic. Una cèl·lula solar és bàsicament un diode p-n. Les cèl·lules solars són una forma de cèl·lula fotoelèctrica, definida com un dispositiu els caràcters elèctrics del qual – com ara la corrent, la tensió o la resistència – varien quan estan exposats a la llum.
Les cèl·lules solars individuals es poden combinar per formar mòduls coneguts habitualment com a panells solars. La cèl·lula solar de silici de junció única comuna pot produir una tensió oberta màxima d'aproximadament 0,5 a 0,6 volts. Per si sola això no és gaire – però recorda que aquestes cèl·lules solars són minúscules. Quan es combinan en un gran panell solar, es pot generar una quantitat considerable d'energia renovable.
Construcció de la Cèl·lula Solar
Una cèl·lula solar és bàsicament un diode de juntura, encara que la seva construcció és una mica diferent dels diodes de juntura p-n convencionals. Es creix una capa molt fina de semiconductors de tipus p sobre un semiconductor de tipus n relativament més gros. Aleshores, apliquem uns electrodos fins al damunt de la capa de semiconductor de tipus p.
Aquests electrodos no obstrueixen la llum per arribar a la capa fina de tipus p. Just a sota de la capa de tipus p hi ha una juntura p-n. També proporcionem un electrodo de recol·lecció de corrent a la part inferior de la capa de tipus n. Encapsulem tot l'ensamblat amb vidre fin per protegir la cèl·lula solar de qualsevol xoc mecànic.
Principi de Funcionament de la Cèl·lula Solar
Quan la llum arriba a la juntura p-n, els fòtons de llum poden entrar fàcilment a la juntura, a través de la capa fina de tipus p. L'energia lluminosa, en forma de fòtons, proporciona suficient energia a la juntura per crear un nombre d'parells electró-burac. La llum incident treu la condició d'equilibri tèrmic de la juntura. Els electrons lliures a la regió de desplaçament poden anar ràpidament al costat de tipus n de la juntura.
De manera similar, els buracs a la regió de desplaçament poden anar ràpidament al costat de tipus p de la juntura. Un cop, els nous electrons lliures arribin al costat de tipus n, no poden creuar més la juntura degut al potencial de barreira de la juntura.
De manera similar, els nous buracs, un cop arribin al costat de tipus p, no poden creuar més la juntura degut al mateix potencial de barreira de la juntura. Com la concentració d'electrons es fa més alta en un costat, és a dir, el costat de tipus n de la juntura i la concentració de buracs es fa més gran a l'altre costat, és a dir, el costat de tipus p de la juntura, la juntura p-n comportarà com una petita bateria. S'estableix una tensió coneguda com a fotovoltatge. Si connectem una petita càrrega a través de la juntura, hi haurà una petita corrent fluïnt a través d'ella.
Característiques V-I d'una Cèl·lula Fotovoltaica
Materis Utilitzats en les Cèl·lules Solars
Els materials utilitzats per a aquest propòsit han de tenir un forat de banda proper als 1,5 eV. Els materials comunament utilitzats són:
Silici.
GaAs.
CdTe.
CuInSe2
Criteris per a Materials a Utilitzar en Cèl·lules Solars
Ha de tenir un forat de banda entre 1 eV i 1,8 eV.
Ha de tenir una absorció òptica alta.
Ha de tenir una conductivitat elèctrica alta.
El material brut ha de ser abundant i el cost del material ha de ser baix.
Vantatges de la Cèl·lula Solar
No té associada contaminació.
Ha de durar molt de temps.
No té costos de manteniment.
Desavantatges de la Cèl·lula Solar
Té un alt cost d'instal·lació.
Té una eficiència baixa.
En dies nuvolosos, no es pot produir energia i també de nit no obtindrem energia solar.
Usos dels Sistemes de Generació Solar
Es pot utilitzar per a carregar bateries.
S'utilitza en medidors de llum.
S'utilitza per alimentar calculadores i rellotges de polsera.
Es pot utilitzar en vaixells espacials per proporcionar energia elèctrica.
Conclusió: Tot i que la cèl·lula solar té alguns inconvenients associats, es prevé que aquests s'ultrapassin a mesura que avança la tecnologia, ja que la tecnologia avança, el cost de les plaques solars, així com el cost d'instal·lació, disminuiran de manera que tothom pugui permetre's instal·lar el sistema. A més, el govern posa molta èmfasi en l'energia solar, així que en alguns anys es pot esperar que cada llar i també cada sistema elèctric estigui alimentat per energia solar o renovable.
Declaració: Respecteu l'original, els bons articles meriten ser compartits, si hi ha infracció contacteu per eliminar.
