Sólarrafhlaða – Uppbygging ljósaspennurafhlöðu

Grein/Linkur: Hvernig get ég búið til sólarrafhlöðu og hvað þarf í hana?

Höfundur: Jón Tómas Guðmundsson

Heimild: 

.

.

Mars 2002

Hvernig get ég búið til sólarrafhlöðu og hvað þarf í hana?

Ljósspennurafhlöð sem gerð voru úr hreinum kísli voru aflgjafar gerfitungla á sjötta áratug 20. aldar. Ljósspennurafhlað er í raun sólknúin rafhlaða þar sem eina eldsneytið er ljósið sem drífur hana. Ljósspennurafhlað er gert úr hálfleiðandi efni sem í hefur verið myndað pn-skeyti, sem hefur mikið flatarmál. Þetta er gjarnan gert með hefðbundnum framleiðsluaðferðum í hálfleiðaratækni eins og sveimi (diffusion) eða jónaígræðslu. Uppbygging ljósspennurafhlaðs er sýnd á meðfylgjandi mynd.

Við getum hugsað okkur að fyrst sé ræktaður p-leiðandi kristallur (til dæmis bóríbættur kísill). Síðan er látin sveima inn í hann íbót sem gerir hann n-leiðandi í þunnu lagi næst yfirborðinu (til dæmis sé fosfór látinn sveima inn í kísil). Neðar myndast samskeyti milli n– og p-leiðandi efnanna. Yfirborðið er húðað með efni sem dregur úr speglun sólarljóssins og skaut eru tengd beggja vegna skeytanna eins og sjá má á myndinni. n-leiðandi lagið er gjarnan fremur þunnt. Skautin ofan á n-leiðandi laginu eru oft litlir fingur sem liggja dreift yfir yfirborðið. Þetta er gert til að draga úr viðnámi straumsins í hinu þunna n-lagi og til þess að sólarljósið eigi greiða leið inn í hálfleiðarann.

Flest ljósspennurafhlöð eru gerð úr hreinum kísilkristöllum. Úr hreinni kísilbráð eru ræktaðir stórir kristallar sem eru skornir og íbættir til að mynda úr þeim ljósspennurafhlöð. Oft er einnig notaður fjölkristallaður eða myndlaus kísill sem er ódýrari í framleiðslu en hefur lægri nýtni. Eins eru hálfleiðarar eins og TiO₂, CdTe CuInSe₂ notaðir til þessa. Góðri nýtni er hægt að ná með GaAs hálfleiðara, en það er mjög dýrt efni.

Mörg ljósspennurafhlöð eru gjarnan raðtengd til þess að fá hærri straum og meira afl. Framleitt afl frá hverju ljósspennurafhlaði er í réttu hlutfalli við ljósorkuna og yfirborðsflatarmál ljósspennurafhlaðsins.

.

Heimildir:

• Jack L. Stone, Photovoltaics: Unlimited Electrical Energy From the Sun, Physics Today, no. 9, vol 46, page. 22 -29 (1993)