Che cosa è Photovoltaics?
Photovoltaics è la conversione diretta di attacca l'elettricità al livello atomico. Alcuni materiali presentano una proprietà conosciuta come l'effetto fotoelettrico che li induce ad assorbire i fotoni degli elettroni del rilascio e della luce. Quando questi elettroni liberi sono catturati, risultati attuali elettrici che possono essere usati come elettricità.
L'effetto fotoelettrico in primo luogo è stato notato da un fisico francese, Edmund Bequerel, nel 1839, che ha trovato che determinati materiali produrrebbero le piccole quantità di corrente elettrica una volta esposti a luce. Nel 1905, Albert Einstein ha descritto la natura di luce e dell'effetto fotoelettrico sulla quale tecnologia fotovoltaica è basata, per cui più successivamente ha vinto un premio Nobel nella fisica. Il primo modulo fotovoltaico è stato costruito dai laboratori di Bell nel 1954. È stato fatturato come batteria solare ed era principalmente appena una curiosità poichè era troppo costoso da guadagnare l'uso molto diffuso. Negli anni 60, l'industria di spazio ha cominciato a fare il primo uso serio della tecnologia fornire il potere a bordo del veicolo spaziale. Con i programmi spaziali, la tecnologia ha avanzato, la sua affidabilità è stata stabilita ed il costo ha cominciato a diminuire. Durante la crisi energetica negli anni 70, la tecnologia fotovoltaica ha guadagnato il riconoscimento come fonte di potere per le applicazioni dello non spazio.
Le pile solari sono fatte degli stessi generi di materiali a semiconduttore, quale silicio, utilizzato nell'industria della microelettronica. Per le pile solari, un wafer sottile a semiconduttore è trattato specialmente per formare un campo elettrico, positivo su una lato e negazione d'altro canto. Quando l'energia leggera colpisce la pila solare, gli elettroni sono battuti liberamente dagli atomi nel materiale a semiconduttore. Se i conduttori elettrici sono attaccati ai lati positivi e negativi, formanti un circuito elettrico, gli elettroni possono essere catturati sotto forma di corrente elettrica - cioè, l'elettricità. Questa elettricità può poi essere usata per alimentare un carico, quali una luce o uno strumento.
Una serie di pile solari collegate elettricamente l'un l'altro e montate in una struttura o nel telaio di sostegno è chiamata un modulo fotovoltaico. I moduli sono destinati per assicurare l'elettricità a certa tensione, quale un sistema comune da 12 volt. Il corrente prodotto dipende direttamente da quanta luce colpisce il modulo.
I moduli multipli possono essere fissati insieme per formare una matrice. In generale, più grande l'area di un modulo o matrice, la più elettricità sarà prodotta. I moduli fotovoltaici e le matrici producono l'elettricità di corrente continua (CC). Possono essere collegati sia in serie che in disposizioni elettriche parallele per produrre tutte le tensione richiesta e combinazione corrente.
Gli odierni dispositivi di PV i più comuni usano una singola giunzione, o l'interfaccia, per creare un campo elettrico all'interno di un semiconduttore quale una cellula di PV. In una cellula di PV della unico giunzione, soltanto i fotoni a cui l'energia è uguale o maggior dell'intervallo di banda del materiale delle cellule possono liberare un elettrone per un circuito elettrico. Cioè la risposta fotovoltaica delle cellule della unico giunzione è limitata alla parte dello spettro del sole di cui l'energia è sopra l'intervallo di banda del materiale assorbente ed i fotoni più a bassa energia non sono usati.
Un modo ottenere intorno a questa limitazione è di usare due (o più) cellule differenti, con più di un intervallo di banda e più di una giunzione, per generare una tensione. Questi si riferiscono a come cellule «di multijunction» (inoltre ha chiamato «la cascata» o le cellule «in tandem»). I dispositivi di Multijunction possono raggiungere un'più alta efficienza di conversione totale perché possono convertire più dello spettro di energia di luce in elettricità.
un dispositivo di multijunction è una pila di diverse cellule della unico giunzione per di discesa l'intervallo di banda (per esempio). La cellula superiore cattura i fotoni ad alta energia e passa il resto dei fotoni sopra da assorbire dalle cellule di basso-banda-Gap.
Molta di odierna ricerca nei fuochi delle cellule di multijunction sull'arsenuro di gallio come una (o su tutto) delle cellule componenti. Tali cellule hanno raggiunto le efficienze di intorno 35% nell'ambito di luce solare concentrata. Altri materiali hanno studiato per i dispositivi di multijunction sono stati silicio amorfo e diselenide di rame dell'indio.
