Технология
Производството на електрическа енергия от слънчева енергия се основава на принципа на фотоволтаичния ефект. Фотоволтаичният ефект е открит през 1839 г. от френския физик А.Е.Бекерел, а първата слънчева батерия е създадена през 1883 г. от Чарлз Фритс.
Слънчевата батерия, наричана също слънчева клетка, слънчев елемент, фотоклетка, фотоелемент, фотоелектричен преобразувател, е полупроводниково устройство, което преобразува светлинната енергия в електрическа. Тя изпълнява две функции:
- Генерация на токоносители (електрони и електронни дупки) в светлинно-абсорбиращ материал под влияние на падащата върху него светлина;
- Разделяне на токоносителите (това преобразуване се нарича вътрешен фотоелектричен ефект).
Фотоелементите от първо поколение се състоят от еднослоен силициев p-n диод (диод с P-N преход) с голяма площ, който при наличие на слънчева светлина е способен да генерира използваема електрическа енергия.
Фотоелементите от второ поколение се основават на многослойни p-n диоди. Всеки слой е проектиран да абсорбира светлинни вълни с нарастваща дължина на вълната (намаляваща енергия). Така се поглъща по-голяма част от слънчевия спектър и се увеличава количеството на усвоената енергия.
Фотоелементите от трето поколение не използват традиционния p-n преход. Те включват батерии от органични полимери, фотоелектрохимични батерии и слънчеви батерии с полупроводников нанокристал.
Най-разпространените видове слънчеви клетки са на основата на силиций, като едните биват дебелослойни - от кристален силиций,
а другите тънкослойни - от аморфен силиций.
От своя страна дебелослойните клетки биват монокристални и поликристални.
И двата вида се изработват от пластинки силиций с висока чистота и дебелина 0,4 мм.
При серийното производство най-висок к.п.д. е получен при клетките от монокристален силиций.
За една такава слънчева клетка при нормални условия:
Т = 25 °С и мощност на лъчението G = 1000 W/m², к.п.д.
достига 13 ÷ 16 %, в зависимост от качеството на изработката, производствените методи и честотата на силиция.
