Dlaczego krzem i moduły fotowoltaiczne?

Jedną z najnowocześniejszych, rozwijających się obecnie i prężnie działających dziedzin jest pozyskiwanie energii z jej odnawialnych źródeł. Najpopularniejszą z dziedzin nauki zajmujących się tym zagadnieniem jest fotowoltaika. Dziedzina ta obejmuje swoim zasięgiem technologię tworzenia paneli fotowoltaicznych.

Moduły fotowoltaiczne ze Szczecina z arsenka galu

moduły fotowoltaiczneProdukcja tego typu urządzenia wymaga, aby materiał budulcowy spełniał kilka podstawowych kryteriów. Najistotniejszy z nich to szerokość pasma przerwy. Najbardziej optymalne są te, które dadzą moc wypadkową maksymalną, czyli z zakresu 1,4-1,6eV. Dobieranie domieszek i materiałów do tworzenia ogniw fotowoltaicznych jest najskuteczniejszym sposobem manipulacji szerokością pasma przerwy. Najlepiej nadającym się, aby tworzyć moduły fotowoltaiczne-Szczecin jest arsenek galu, jednak ze względów ekonomicznych nie jest on użytkowany na szeroką skalę, a jedynie podczas misji kosmicznych. Panele fotowoltaiczne wykonane z tego materiału są niezwykle trwałe, lekkie i charakteryzują się niezwykle małymi stratami energii, jednak eksploatowanie ich w warunkach ziemskich obecnie jest nieosiągalne. Kolejną istotną cechą wybieranego materiału jest to, aby potrzebował jak najmniejszej liczby bodźców zewnętrznych, aby przejść do stanu wzbudzonego. Krzem nie spełnia absolutnie żadnego z wyżej wymienionych, jednak około 90% dostępnych w sprzedaży ogniw fotowoltaicznych wykonuje się właśnie z niego. Jego pasmo przerwy wynosi w przybliżeniu 1eV, jednak poza wzbudzeniem przez foton wymaga także obecności drgań- wzbudzenia przez fonon. Jednoczesne zderzenie trzech elementów jest zdecydowanie mniej prawdopodobne, niż dwóch, dlatego ogniwa fotowoltaiczne wykonane z krzemu są grube- potrzeba go dużo w celu zwiększenia prawdopodobieństwa wystąpienia przekazania energii na drodze zderzeń.

Eliminując potrzebę obecności fononów możliwe staje się wytworzenie skutecznych ogniw o grubości około stukrotnie mniejszej, jednak jest to nieopłacalne- procedury produkcji ogniw krzemowych są już doskonale poznane i opracowane, dlatego pozostaje on niewypartym liderem na rynku.