מהם החומרים השונים של פאנלים סולאריים

כשזה מגיע לפאנלים סולאריים, כולם מכירים אותם. אבל אם רוצים להבחין בין החומרים של פאנלים סולאריים, מי שלא מכיר את התעשייה הפוטו-וולטאית לא בהכרח לא מודע, שכן עדיין קיימים הבדלים משמעותיים בין חומרים שונים. הנה פופולריזציה מדעית כדי לעזור לכולם להבין את החומרים וההבדלים של פאנלים סולאריים מהר יותר.

לפני שנדון בהבדלים, הרשו לי תחילה להסביר את המורפולוגיה של סיליקון כחומר גלם. לסיליקון שני סוגים של אלוטרופים: גבישי ואמורפי. סיליקון גבישי מתחלק עוד יותר לסיליקון חד גבישי וסיליקון רב גבישי. ההבדל בין סיליקון חד גבישי לסיליקון רב גבישי תלוי בעיקר במבנה הנוצר. כאשר סיליקון יסודי מותך מתמצק, אטומי סיליקון מסודרים בצורה של סריג יהלום, ויוצרים גרעיני גביש רבים. אם גרעיני הגביש הללו גדלים לכדי גרגירים בעלי כיוון מישור גבישי זהה (כלומר, לכל גרגר מישור גבישי אחיד, והגרגרים הללו מקבילים ומשולבים), נוצר סיליקון חד גבישי. אם גרעיני הגביש הללו גדלים לכדי גרגירים בעלי אוריינטציות גבישיות שונות, נוצר סיליקון רב גבישי, המכיל הרבה זיהומים ופגמים מבניים.

לכן, במהות, סיליקון חד גבישי וסיליקון רב גבישי הם בעצם אותו חומר, שלשניהם יש סריג יהלום, גבישים קשים ושבירים, ברק מתכתי, והם יכולים להוליך חשמל, אך המוליכות שלהם נמוכה מזו של מתכות ועולה עם הטמפרטורה. יש להם תכונות מוליכים למחצה והם חומרים מוליכים למחצה. עם זאת, בשל הבדלים במבנה הגביש ובתוכן הטומאה, מרקם הגביש שונה. גם מקדם השבירה של הולכת האור והזרם שונה כתוצאה מכך. בואו נסתכל על התכונות הספציפיות להלן.

תאים סולריים סיליקון מונו-גבישיים מיוצרים מפרוסות סיליקון חד-גבישיות. בחומרי סיליקון חד גבישיים, אטומי סיליקון מסודרים בצורה תקופתית מסודרת בחלל, ומפגינים סדר לטווח ארוך. סדר זה מועיל לשיפור יעילות ההמרה של תאים סולאריים. נכון לעכשיו, יעילות ההמרה של תאים סולאריים סיליקון חד גבישי היא 14% -17%, שיכולה להגיע עד 24%. תהליך הייצור בוגר, והמוצרים ברובם מלבניים מעוגלים, בצבע שחור, ללא דוגמאות על פני השטח. הם נמצאים בשימוש נרחב במוצרי תעופה וחלל ומוצרי היי-טק. עם זאת, תהליך הייצור של תאים סולאריים סיליקון חד גבישי הוא מורכב, גוזל זמן, דורש צריכת אנרגיה גבוהה וכרוך בעלויות גבוהות.

תאים סולריים סיליקון פוליגריסטליים עשויים מחומרי סיליקון פוליגריסטליים, שהם אגרגטים של חלקיקי גביש בודדים רבים. הגודל וכיוון הגביש של כל חלקיק גביש בודד שונים זה מזה. לכן, ישנם פגמים וזיהומים במבנה הגבישי, וכתוצאה מכך יעילות המרת אנרגיה סולארית של כ-13% עד 15%, שיכולה להגיע עד 20%. המוצרים הם לרוב מלבנים בעלי זווית ישרה, בצבע כחול, ויש להם דפוסים דמויי פרחי קרח על פני השטח בבדיקה מעמיקה יותר. לתאים סולריים סיליקון פוליגריסטליים יש פחות תהליכי ייצור, זמני ייצור קצרים יותר ועלויות ייצור נמוכות יחסית למוצרי סיליקון חד גבישי, כך שיש להם גם עמדה חשובה בשוק.

תאים סולריים סיליקון אמורפי, תאים סולריים סיליקון גבישי, זהו. האם יש לך תאים סולאריים שאינם דורשים סיליקון גבישי? סוג זה של תא סולארי נקרא תא סולארי מסוג סיליקון אמורפי. תאים סולאריים סיליקון אמורפי מיוצרים באמצעות סרט סיליקון אמורפי דק מאוד (עובי של כ-1 מ"מ), אשר צורך מעט מאוד חומר סיליקון. סרטים דקים מוליכים למחצה סיליקון יכולים להיות מופקדים ישירות על לוחות זכוכית גדולים. התהליך והציוד להכנת סיליקון אמורפי הם פשוטים, עם זמן ייצור קצר וצריכת אנרגיה נמוכה, מה שהופך אותו למתאים לייצור המוני. עם זאת, לעומת זאת, יעילות ההמרה של תאים סולריים סיליקון אמורפי היא רק 5% -8%, ומגיעה עד ל-13%, עם יציבות מעט גרועה וחסרונות ברורים.