SAULĖS ELEMNTAI
Žodis fotogalvaninis kilęs iš Graikų žodžio Šviesa ir fiziko A. Volto kombinacijos. Jis reiškia tiesioginį saules virtimą energija tai ir atlieka saules elementai. Virtimo procesas pagristas foto efektu kurį pirma karta atrado Alexander Bequerel 1839m. Fotoefektas apibudinamas teigiamų ir neigiamų krūvių nešėjų išlaisvinimu apšvietus paviršių.
KAIP VEIKIA SAULĖS ELEMENTAS
Saulės elementai gaminami iš puslaidininkių. Tai medžiagos kurios tampa elektriškai laidžios apšvietus ar apšildžius, bet žemoje temperatūroje puslaidininkiai tampa dielektrikais. Virš 95% visų pasaulyje gaminamų saulės elementų, gamybai yra naudojamas Silicis (Si). Kaip antrasis labiausiai paplitęs žemėje elementas silicis turi pakankamai daug pranašumų, be to jį apdorojant neteršiama aplinka. Saules elementuose panaudojama p ir n sluoksnių sandūra .
Šioje sandūroje dėl šviesos išlaisvintų skirtingų krūvių nešėjų susidaro vidinis elektrinis laukas. Fotonų išlaisvinti laisvieji krūvių nešėjai pradeda judėti link skirtingų tipų laukų. Elektrinis laukas elektronus traukia prie P o skyles prie N tipo puslaidininkio. Elektronų tekėjimas sukelia srovę o celės elektriniai laukai sukelia įtampą. Per metalinius kontaktus elektriniai krūviai paduodami i elemento išore, prijungus išorini sroves imtuvą grandine tekės tiesioginė srovė. Silikono celės yra apytiksliai 10 x 10 cm. Arba 15 x 15 cm. Dydžio. Permatoma anti-atspindžio juostelė apsaugo elementą nuo šviesos praradimo saulės šviesai atsimušus i paviršių. Taip jau atsitiko kad silicis yra labai spindinti medžiaga, kuri gerai atspindi šviesą. Fotonai kurie atsispindi nepanaudojami. Dėl šios priežasties ir yra naudojamas anti-atspindžio sluoksnis. Stiklo sluoksnis dedamas ant viršaus, tam kad apsaugotų celes nuo išorinio poveikio. A – Stiklo sluoksnis
B – anti-atspindžio sluoksnis
C – kontaktinės grotelės
D – n tipo puslaidininkis
E – p tipo puslaidininkis
F – galinis kontaktas
CHARAKTERISTIKOS
Naudotinas įtampos dydis gaunamas iš sulės elemento priklauso nuo to iš kokios medžiagos yra pagamintas puslaidininkis. Silicyje šis įtampos dydis apytiksliai yra 0,5V. Išėjimo įtampa tik menkai priklauso nuo šviesos stiprumo, o srovė žymiai išauga padidėjus šviesos intensyvumui. Pavyzdyje pavaizduota 100cm2 silicio elementas pasiekia maksimalią 2A srovę, kai
spinduliavimas siekia 1000W/m2
Saulės elemento išėjimas ( įtampa ir srovė ) priklauso nuo temperatūros. Kuo aukštesne elemento temperatūra – tuo mažesnė išėjimo galia, taigi ir mažesnis efektyvumas. Efektyvumo lygmuo parodo kiek spinduliuojamos šviesos yra paverčiama į efektyvia elektros energiją.
SKIRTINGI ELEMENTŲ TIPAI
Galima išskirti trijų tipų saulės elementų celių tipus. Jos yra skirstomos pagal kristalo tipą: monokristaliniai, polikristaliniai ir amorfiniai. Gaminant monokristalines saulės elementų celes, reikalingas visiškai grynas Silicis. Monokristaliniai ruošiniai išgaunami iš silicio lydinio ir patalpinami i plokšteles. Toks gamybos procesas garantuoja aukšta saulės elementų efektyvumo lygį, bet yra pats brangiausias.
Gaminant polikristalines celes gamybos procesas kainuoja pigiau. Šiame procese skystas silicis yra supilstomas i blokus kurie vėliau talpinami į plokšteles. Kietėjant silicio kristalams kinta jų forma ir kai kuriuose blokuose kristalas gali išeiti iš rėmelių ribų, šio defekto pasekmė mažesnis efektyvumo lygis.
Amorfiniais arba plonų-celių elementais vadinama, kai siliciu yra padengiamas stiklas ar kitas skaidrus paviršius. Tokio elemento silicio sluoksnis yra mažiau nei 1µm taigi toks gamybos procesas yra pats pigiausias, ir amorfinių elementų efektyvumo lygis yra daug mažesnis už monokristalinius ar polikristalinius elementus. Štai dėl ko jie yra naudojami mažos galios įrenginiuose (laikrodžiuose, kišeniniuose kalkuliatoriuose,.
Medžiaga Efektyvumo lygis %
Monokristalinis silicis ~ 24
Polikristalinis
silicis ~ 18
Amorfinis
silicis ~ 13
NUO CELĖS IKI MODULIO
Norint gauti atitinkamą įtampą kurią butų galima pritaikyti įvairiuose įrenginiuose, atskiros celės yra jungiamos i vieną didelę grupę. Celės jungiant nuosekliai gaunama didesnė įtampa, o jungiant celes lygiagrečiai gaunama didesnė srovė. Sujungtos celes yra patalpinamos į skaidrų Etil-Vanilo-Acetata (Ethyl-Vinyl-Acetate) toks modulis yra įstatomas į aliumininį ar plieninį rėmą kuris iš priekio uždengiamas skaidriu stiklu tam kad apsaugoti modulį nuo išorinių veiksnių.