Ano ang photovotaics?

Ang diagram sa itaas ay naglalarawan ng pagpapatakbo ng isang pangunahing photovoltaic cell, na tinatawag ding solar cell. Ang mga solar cell ay gawa sa parehong uri ng mga semiconductor na materyales, tulad ng silikon, na ginagamit sa industriya ng microelectronics. Para sa mga solar cell, ang manipis na semiconductor wafer ay espesyal na ginagamot upang bumuo ng electric field, positibo sa isang panig at negatibo sa kabilang panig. Kapag ang liwanag na enerhiya ay tumama sa solar cell, ang mga electron ay kumawala mula sa mga atomo sa materyal na semiconductor. Kung ang mga de-koryenteng konduktor ay nakakabit sa positibo at negatibong panig, na bumubuo ng isang de-koryenteng circuit, ang mga electron ay maaaring makuha sa anyo ng isang electric current -- iyon ay, kuryente. Ang kuryenteng ito ay maaaring gamitin sa pagpapagana ng load, gaya ng ilaw o kasangkapan.

Ang isang bilang ng mga solar cell na elektrikal na konektado sa isa't isa at naka-mount sa isang istraktura ng suporta o frame ay tinatawag na isang photovoltaic module. Ang mga module ay idinisenyo upang magbigay ng kuryente sa isang tiyak na boltahe, tulad ng isang karaniwang 12 volts system. Ang kasalukuyang ginawa ay direktang nakadepende sa kung gaano karaming liwanag ang tumatama sa module.

Ang pinakakaraniwang PV device ngayon ay gumagamit ng iisang junction, o interface, upang lumikha ng electric field sa loob ng semiconductor gaya ng PV cell. Sa isang single-junction na PV cell, tanging ang mga photon na ang enerhiya ay katumbas ng o mas malaki kaysa sa band gap ng materyal ng cell ang makapagpapalaya ng isang electron para sa isang electric circuit. Sa madaling salita, ang photovoltaic na tugon ng mga single-junction na mga cell ay limitado sa bahagi ng spectrum ng araw na ang enerhiya ay nasa itaas ng band gap ng absorbing material, at hindi ginagamit ang mga photon na may mababang enerhiya.

Ang isang paraan upang makayanan ang limitasyong ito ay ang paggamit ng dalawa (o higit pa) magkaibang mga cell, na may higit sa isang banda gap at higit sa isang junction, upang makabuo ng boltahe. Ang mga ito ay tinutukoy bilang mga "multijunction" na mga cell (tinatawag ding "cascade" o "tandem" na mga cell). Maaaring makamit ng mga multijunction device ang mas mataas na kabuuang kahusayan sa conversion dahil maaari nilang i-convert ang higit pa sa spectrum ng enerhiya ng liwanag sa kuryente.

Gaya ng ipinapakita sa ibaba, ang isang multijunction device ay isang stack ng mga indibidwal na single-junction na mga cell sa pababang pagkakasunud-sunod ng band gap (Hal). Kinukuha ng tuktok na cell ang mga photon na may mataas na enerhiya at ipinapasa ang natitirang mga photon upang ma-absorb ng lower-band-gap na mga cell.