რა არის ფოტოვოტაიკა?

ზემოთ მოცემული დიაგრამა ასახავს ძირითადი ფოტოელექტრული უჯრედის მუშაობას, რომელსაც ასევე უწოდებენ მზის ელემენტს. მზის უჯრედები მზადდება იგივე სახის ნახევარგამტარული მასალებისგან, როგორიცაა სილიკონი, რომელიც გამოიყენება მიკროელექტრონულ ინდუსტრიაში. მზის უჯრედებისთვის თხელი ნახევარგამტარული ვაფლი სპეციალურად არის დამუშავებული ელექტრული ველის წარმოქმნით, ერთ მხარეს დადებითი და მეორეზე უარყოფითი. როდესაც სინათლის ენერგია ეცემა მზის უჯრედს, ელექტრონები იშლება ნახევარგამტარული მასალის ატომებიდან. თუ ელექტრული გამტარები მიმაგრებულია დადებით და უარყოფით მხარეებზე და ქმნიან ელექტრულ წრეს, ელექტრონები შეიძლება დაიჭირონ ელექტრული დენის სახით - ანუ ელექტროენერგია. ეს ელექტროენერგია შეიძლება გამოყენებულ იქნას დატვირთვისთვის, როგორიცაა შუქი ან ხელსაწყო.

მზის ელემენტების რიგს, რომლებიც ელექტრულად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან და დამონტაჟებულია დამხმარე სტრუქტურაში ან ჩარჩოში, ეწოდება ფოტოელექტრული მოდული. მოდულები შექმნილია გარკვეული ძაბვის ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის, როგორიცაა ჩვეულებრივი 12 ვოლტიანი სისტემა. წარმოებული დენი პირდაპირ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რამდენ შუქს ეცემა მოდული.

დღევანდელი ყველაზე გავრცელებული PV მოწყობილობები იყენებენ ერთ შეერთებას, ან ინტერფეისს, რათა შექმნან ელექტრული ველი ნახევარგამტარში, როგორიცაა PV უჯრედი. ერთი შეერთების PV უჯრედში, მხოლოდ ფოტონებს, რომელთა ენერგია ტოლია ან აღემატება უჯრედის მასალის ზოლის უფსკრულის, შეუძლიათ გაათავისუფლონ ელექტრონი ელექტრული წრედისთვის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ერთჯერადი შეერთების უჯრედების ფოტოელექტრული რეაქცია შემოიფარგლება მზის სპექტრის ნაწილით, რომლის ენერგიაც შთამნთქმელი მასალის ზოლის უფსკრულის ზემოთ დგას და დაბალი ენერგიის ფოტონები არ გამოიყენება.

ამ შეზღუდვის თავიდან აცილების ერთ-ერთი გზა არის ორი (ან მეტი) განსხვავებული უჯრედის გამოყენება, ერთზე მეტი ზოლის უფსკრულით და ერთზე მეტი შეერთებით, ძაბვის შესაქმნელად. მათ მოიხსენიებენ, როგორც "მრავალერთმანეთს" უჯრედებს (ასევე უწოდებენ "კასკადს" ან "ტანდემ" უჯრედებს). მრავალკავშირიან მოწყობილობებს შეუძლიათ მიაღწიონ კონვერტაციის უფრო მაღალ ეფექტურობას, რადგან მათ შეუძლიათ სინათლის ენერგიის სპექტრის მეტი ელექტროენერგიად გადაქცევა.

როგორც ქვემოთ არის ნაჩვენები, მრავალშეერთების მოწყობილობა არის ცალკეული ერთერთშეერთების უჯრედების დასტა ზოლის უფსკრულის კლებადობით (მაგ.). ზედა უჯრედი იჭერს მაღალი ენერგიის ფოტონებს და გადასცემს დანარჩენ ფოტონებს, რათა შეიწოვოს ქვედა ზოლის უფსკრული უჯრედების მიერ.