فرآیند تولید انرژی خورشیدی (واکنش سلول های فتوولتائیک به نور خورشید و تولید انرژی)مهندسی برق _الکترونیک

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر (  افشین رشید )

نکته: تمام واکنش های شیمیایی ، اساساً ماهیت الکتریکی دارند، زیرا الکترون ها در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راه های گوناگون) دخالت دارند. اما الکتروشیمی بیش از هر چیز بررسی پدیده‌های اکسایش- کاهش است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.

واکنش های شیمیایی می‌توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد ( در سلول هایی که سلول های ولتایی یا سلول های گالوانی نامیده می شوند ) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی به کار برد (در سلول های الکترولیتی).

سلولهای خورشیدی با لایه نازک

این نوع سلولها از لایه های بسیار نازک مواد نیمه هادی استفاده می کنند که ضخامت آنها چند میکرومتر است. این لایه روی یک صفحه نگاه دارنده که از مواد ارزان مانند شیشه ، پلاستیک یا فولاد زنگ زن ساخته شده ، قرار می گیرد. نیمه هادی‌های بکاررفته در لایه های نازک عبارتند از : سیلیکون بی شکل ( آمورف ) ( آ-س آی) ، سی آی اس و تلورید کادمیم ( سی دی-تی ای ) . سیلیکون آمورف ، ساختار کریستالی مشخص ندارد و تدریجاٌ با قرار گرفتن در برابر نور از بین رفته وکیفیت ابتدایی خود را از دست می دهد. منفعل سازی به کمک هیدروژن می تواند این اثر را کاهش دهد . از آنجائی که مقدار مواد نیمه هادی بکار رفته در لایه نازک بسیار کمتر از سلولهای پی وی معمول است، هزینه تولید سلولهای نازک نیز به میزان قابل ملاحظه‌ای کمتر از سلولهای خورشیدی سیلیکون کریستال است

فاکتورهای متفاوت و مهمی در تولید سلولهای خورشیدی مطرح هستند. مواد نیمه رسانا عموماٌ با ناخالصیهای مانند بورون یا فسفر تقویت می شوند تا محدوده فرکانسهای نور را که به آن پاسخ می دهند، گسترش دهد. عملیات دیگری که انجام می شود، شامل منفعل سازی سطحی مواد و بکارگیری پوششهای ضد انعکاس می باشند . محبوس کردن واحد کامل پی وی در یک پوسته محافظ، گام مهم دیگری در فرآیند تولید است.

سلولهای خورشیدی پیشرفته

دیدگاههای پیشرفته گوناگونی مسأله سلولهای خورشیدی را مورد بررسی قرار می دهند. سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ ، سلولهایی هستند که از یک لایه دی‌اکسید تیتانیوم آغشته به رنگ به جای مواد نیمه رسانایی که در بیشتر سلولهای خورشیدی برای ایجاد ولتاژ استفاده میشود، استفاده میکنند. چون دی اکسید تیتانیوم به نسبت ارزانتر است، در حال حاضر میتوان از سلولهای خورشیدی پیشرفته تری مانند سلول های خورشیدی پلیمری ( پلاستیکی ) – که مولکولهای کربنی بسیار بزرگی دارند – و سلولهای فوتوالکتروشیمیایی که از آب در مجاورت نور خورشید مستیماٌ هیدروژن تولید می کنند ، نام برد .

باس شامل همه چیز در یک سیستم فوتولتالیک می شود . این مسأله میتواند در ساختارهای پایه‌ای، تجهیزات ردیابی ، باتریها ، الکترونیک قدرت و دیگر تجهیزات مورد توجه قرار بگیرد.

سلول های فتوولتائیک و رسانش مولکولی در تولید انرژی خورشیدی(سلول های ولتایی ؛ گالوانی)

سلول های ولتایی سلولی که به‌عنوان منبع انرژی الکتریکی به کار می‌رود، یک سلول ولتایی یا یک سلول گالوانی نامیده می‌شود .

رسانش الکترولیتی، هنگامی صورت می‌گیرد که یون های الکترولیت بتوانند آزادانه حرکت کنند، چون در این مورد ، یون ها هستند که بار الکتریکی را حمل می‌کنند. به همین دلیل است که رسانش الکترولیتی، اساساً توسط نمک های مذاب و محلول های آبی الکترولیت ها صورت می‌گیرد. علاوه بر این، برای تداوم جریان در یک رسانای الکترولیتی لازم است که حرکت یون ها با تغییر شیمیایی همراه باشد. 

  • پژوهشگر و نویسنده:  دکتر (  افشین رشید )