> Newyddion > Newyddion Cwmni

Beth yw ffotofoltäig?

2022-12-22

Ffotofoltäig yw trosi golau yn drydan yn uniongyrchol ar y lefel atomig. Mae rhai deunyddiau yn arddangos priodwedd a elwir yn effaith ffotodrydanol sy'n achosi iddynt amsugno ffotonau golau a rhyddhau electronau. Pan fydd yr electronau rhydd hyn yn cael eu dal, mae cerrynt trydan yn arwain at ganlyniadau y gellir eu defnyddio fel trydan.

Nodwyd yr effaith ffotodrydanol gyntaf gan ffisegydd Ffrengig, Edmund Bequerel, ym 1839, a ganfu y byddai rhai deunyddiau yn cynhyrchu symiau bach o gerrynt trydan pan fyddant yn agored i olau. Ym 1905, disgrifiodd Albert Einstein natur golau a'r effaith ffotodrydanol y mae technoleg ffotofoltäig yn seiliedig arno, ac enillodd wobr Nobel mewn ffiseg amdano yn ddiweddarach. Adeiladwyd y modiwl ffotofoltäig cyntaf gan Bell Laboratories ym 1954. Cafodd ei bilio fel batri solar ac roedd yn bennaf chwilfrydedd yn unig gan ei fod yn rhy ddrud i gael defnydd eang ohono. Yn y 1960au, dechreuodd y diwydiant gofod wneud y defnydd difrifol cyntaf o'r dechnoleg i ddarparu pŵer ar fwrdd llong ofod. Trwy'r rhaglenni gofod, datblygodd y dechnoleg, sefydlwyd ei ddibynadwyedd, a dechreuodd y gost ddirywio. Yn ystod yr argyfwng ynni yn y 1970au, enillodd technoleg ffotofoltäig gydnabyddiaeth fel ffynhonnell pŵer ar gyfer cymwysiadau nad ydynt yn ofod.

Mae'r diagram uchod yn dangos gweithrediad cell ffotofoltäig sylfaenol, a elwir hefyd yn gell solar. Mae celloedd solar yn cael eu gwneud o'r un mathau o ddeunyddiau lled-ddargludyddion, fel silicon, a ddefnyddir yn y diwydiant microelectroneg. Ar gyfer celloedd solar, mae wafer lled-ddargludyddion tenau yn cael ei drin yn arbennig i ffurfio maes trydan, positif ar un ochr a negyddol ar yr ochr arall. Pan fydd egni golau yn taro'r gell solar, mae electronau'n cael eu taro'n rhydd o'r atomau yn y deunydd lled-ddargludyddion. Os yw dargludyddion trydanol ynghlwm wrth yr ochrau positif a negyddol, gan ffurfio cylched drydanol, gellir dal yr electronau ar ffurf cerrynt trydan - hynny yw, trydan. Yna gellir defnyddio'r trydan hwn i bweru llwyth, fel golau neu declyn.

Gelwir nifer o gelloedd solar sydd wedi'u cysylltu'n drydanol â'i gilydd ac wedi'u gosod mewn strwythur neu ffrâm cynnal yn fodiwl ffotofoltäig. Mae modiwlau wedi'u cynllunio i gyflenwi trydan ar foltedd penodol, fel system 12 folt gyffredin. Mae'r cerrynt a gynhyrchir yn dibynnu'n uniongyrchol ar faint o olau sy'n taro'r modiwl.

Mae dyfeisiau PV mwyaf cyffredin heddiw yn defnyddio un cyffordd, neu ryngwyneb, i greu maes trydan o fewn lled-ddargludydd fel cell PV. Mewn cell PV un cyffordd, dim ond ffotonau y mae eu hegni yn hafal i neu'n fwy na bwlch band y deunydd cell all ryddhau electron ar gyfer cylched trydan. Mewn geiriau eraill, mae ymateb ffotofoltäig celloedd un cyffordd wedi'i gyfyngu i'r rhan o sbectrwm yr haul y mae ei egni uwchlaw bwlch band y deunydd amsugno, ac ni ddefnyddir ffotonau ynni is.

Un ffordd o fynd o gwmpas y cyfyngiad hwn yw defnyddio dwy (neu fwy) o gelloedd gwahanol, gyda mwy nag un bwlch band a mwy nag un gyffordd, i gynhyrchu foltedd. Cyfeirir at y rhain fel celloedd "aml-unction" (a elwir hefyd yn gelloedd "rhaeadru" neu "tandem"). Gall dyfeisiau amlgyffordd gyflawni cyfanswm effeithlonrwydd trosi uwch oherwydd gallant drosi mwy o sbectrwm ynni golau yn drydan.

Fel y dangosir isod, mae dyfais amlgyffordd yn bentwr o gelloedd un cyffordd unigol yn nhrefn ddisgynnol bwlch band (Ee). Mae'r gell uchaf yn dal y ffotonau ynni uchel ac yn trosglwyddo gweddill y ffotonau ymlaen i gael eu hamsugno gan gelloedd bwlch band is.

Mae llawer o ymchwil heddiw mewn celloedd amlgyffwrdd yn canolbwyntio ar gallium arsenide fel un (neu bob un) o'r celloedd cydrannol. Mae celloedd o'r fath wedi cyrraedd effeithlonrwydd o tua 35% o dan olau haul crynodedig. Deunyddiau eraill a astudiwyd ar gyfer dyfeisiau amlgyffordd yw silicon amorffaidd a diselenide indium copr.

Er enghraifft, mae'r ddyfais amlgyffwrdd isod yn defnyddio cell uchaf o ffosffid indium gallium, "cyffordd twnnel," i gynorthwyo llif electronau rhwng y celloedd, a cell waelod gallium arsenide.

Blaenorol:Pam ddylech chi fynd am ffotofoltäig?

Nesaf:Beth am y ffioedd cludo?