MISTÄ AURINKENNOT OVAT VALMISTETTU?

Oletko miettimässä aurinkosähkön hankkimista kotiisi? Pohditko, mistä aurinkopaneelit on tehty ja kuinka ne toimivat? Opi lisää auringon energian muuntamisesta sähköksi, joka voi auttaa sinua säästämään energiakuluissa joka vuosi! Tässä on kaikki, mitä sinun tulee tietää ennen aurinkosähkön asennusta ja ennen kuin aloitat luotettavan aurinkosähkön toimittajan ja asentajan etsimisen.

Aurinkosähkö on noussut räjähdysmäisesti suosituksi ympäri Eurooppaa, ei vain yrityksissä ja teollisuusalueilla, vaan myös asuinalueilla. Aurinkopaneeleilla perheet voivat säästää jopa satoja euroja vuodessa sähkölaskuissaan samalla, kun ne tekevät osansa planeetan hyväksi. Aurinko on ehtymätön energianlähde, mikä tekee siitä tehokkaimman uusiutuvan energian lähteen kotitalouksille ja teollisuudelle. Ja tilavan varastointijärjestelmän, akuston, avulla tätä energiaa voidaan varastoida auringonpaisteen aikana ja käyttää myöhemmin, esimerkiksi talvella tai harmaana syksynä. Monet perheet ovat jo asentaneet aurinkopaneelinsa kotinsa katolle, mutta harvat ovat olleet kiinnostuneita siitä, miten tällaiset paneelit toimivat ja miten ne on rakennettu. Mikä on se taika, joka muuntaa auringon energian sähköksi? Lue lisää artikkelistamme tänään.

Kun auringonvalo osuu aurinkokennoon, valo voi joko heijastua, imeytyä tai kulkea kennon läpi. Nämä kennot koostuvat pääasiassa puolijohdemateriaaleista, mikä tarkoittaa, että ne johtavat sähköä paremmin kuin eristeet, mutta eivät yhtä tehokkaasti kuin metallit. Aurinkokennoissa käytetään erilaisia puolijohdemateriaaleja.

Miten aurinkokenno sitten toimii? Kun valo vuorovaikuttaa puolijohdemateriaalin kanssa, se imee energian ja siirtää sen materiaalissa oleville negatiivisesti varautuneille hiukkasille, joita kutsutaan elektroneiksi. Tämä ylimääräinen energia mahdollistaa elektronien liikkumisen materiaalin läpi ja synnyttää sähkövirran. Aurinkokennoon asennetut metallikontaktit, jotka on järjestetty ruudukkomuotoon, keräävät tämän virran, joka voidaan sitten käyttää kotien sähkönsyöttöön ja syöttää sähköverkkoon.
Aurinkokennon hyötysuhde tarkoittaa käytännössä tuotetun sähkön määrää verrattuna valoenergian määrään, joka osuu kennoon. Tämä mittari osoittaa kennon tehokkuuden muuntaa energiaa yhdestä muodosta toiseen. Aurinkokennojen sähköntuottoon vaikuttavat erilaiset tekijät, kuten saatavilla olevan valon intensiteetti ja aallonpituudet sekä kennon suorituskykyominaisuudet.

Tärkeä ominaisuus aurinkokennon puolijohteissa on kaistaero (bandgap), joka määrittää, minkä aallonpituuksien valoa materiaali voi imeä ja muuntaa sähköenergiaksi. Kaistaero on etäisyys elektronin ulko- ja johtavuusvyöhykkeiden välillä. Se edustaa vähimmäisenergiaa, joka tarvitaan elektronin nostamiseksi johtavuusvyöhykkeelle, jossa se voi osallistua sähkönjohtamiseen. Kun puolijohteen kaistaero vastaa valon aallonpituuksia, jotka osuvat aurinkokennoon, kenno pystyy hyödyntämään tehokkaasti kaiken saatavilla olevan energian.

AURINKOKENNOMATERIAALIEN TYYPIT 

Nyt kun tiedät, miten aurinkokennot toimivat, on aika tutkia materiaaleja, jotka muuntavat aurinkoenergian sähköksi. Erilaiset aurinkokennot tarvitsevat erilaisia aurinkokennomateriaaleja. Sukelletaanpa nyt yleisimmin käytettyjen aurinkokennomateriaalien luetteloon aurinkokennoissa:

OHUT FILMI 

Ohutkalvoaurinkokennot valmistetaan levittämällä yksi tai useampi ohut kerros aurinkokennomateriaalia tukialustalle, kuten lasille, muoville tai metallille. Kaksi päätyyppiä ohutkalvojen aurinkokennopuolijohteista hallitsevat markkinoita: kadmiumtelifluoridi (CdTe) ja kupari-indium-gallium-diseleniidi (CIGS). Vaikka CdTe-kennojen valmistusprosessit ovat kustannustehokkaita, niiden hyötysuhteet jäävät edelleen piikennojen taakse. CIGS-kennoilla on lupaavia ominaisuuksia aurinkosähkösovelluksiin, mutta niiden valmistuksessa on monimutkaisuuksia. Molemmat materiaalit vaativat parannetun suojan verrattuna piihin pitkän aikavälin ulkokäytössä.

PII

Piimateriaali on yleisin puolijohdemateriaali aurinkokennoissa, ja se kattaa noin 95 % nykyään myytävistä paneeleista. Se on myös maapallon toiseksi runsain materiaali hapen jälkeen ja sitä käytetään laajasti tietokonesiruissa. Piikidekennoissa piiatomeja on kytketty toisiinsa muodostaen kristallirakenteen, joka tarjoaa järjestäytyneen rakenteen ja parantaa valon muuttamista sähköksi. Näitä piipohjaisia aurinkokennoja luonnehditaan korkealla hyötysuhteella, edullisuudella ja pitkäikäisyydellä, sillä ne kestävät usein 25 vuotta tai enemmän säilyttäen yli 80 % alkuperäisestä tehoistaan.

PerovskiITTI

Perovskiitti-aurinkokennot, jotka ovat ohutkalvokennojen alalaji, saavat nimensä erottuvasta kristallirakenteestaan. Nämä kennot sisältävät kerroksia materiaaleja, jotka on asetettu tukialustalle. Perovskiittikennot ovat suhteellisen helppoja koota ja niiden hyötysuhteet ovat verrattavissa piikiteeseen. Hyötysuhteet ovat kehittyneet nopeasti laboratoriossa, mutta kaupallinen kannattavuus riippuu kestävyysominaisuuksien parantamisesta ulkokäytössä sekä kustannustehokkaiden valmistusmenetelmien kehittämisestä.

KVANTTIPISTEET

Kvanttipiste-aurinkokennot hyödyntävät sähkön johtamiseen pieniä puolijohdehiukkasia, jotka ovat vain nanometrin kokoisia. Vaikka ne tarjoavat innovatiivisia puolijohdeprosessointimenetelmiä, haasteena on edelleen tehokkaiden sähköisten liitosten luominen. Kvanttipisteet ovat eri kokoisia, ja niiden kaistanleveydet ovat räätälöitävissä, mikä mahdollistaa valon keruun optimoinnin ja yhdistämisen muiden puolijohteiden, kuten perovskiitin, kanssa parantuneen suorituskyvyn saavuttamiseksi.

ORGAANISET AURINKOKENNOT

Orgaaniset aurinkokennot (OPV) koostuvat hiiltä sisältävistä yhdisteistä ja tarjoavat räätälöintimahdollisuuksia erityisiin aurinkokennojen toimintoihin. Vaikka niiden hyötysuhteet ovat noin puolet piikiteisten kennojen hyötysuhteista ja niiden elinikä on lyhyempi, OPV-kennoilla on mahdollisuuksia kustannustehokkaaseen massatuotantoon. Niiden mukautuvuus erilaisille tukimateriaaleille, mukaan lukien joustavat muovit, laajentaa niiden mahdollisia käyttökohteita.

KONSENTRAATIO AURINKOKENNOT

Konsentraatioaurinkokennot (CPV) keskittävät auringonvalon aurinkopaneeliin peilien tai linssien avulla, mikä vähentää tarvittavan aurinkokennomateriaalin määrää. Tämä keskittäminen parantaa aurinkokennomateriaalin hyötysuhdetta, mutta se vaatii kalliimpia materiaaleja ja tarkkaa auringon seurantaa, mikä tuo haasteita kustannusetujen saavuttamisessa verrattuna perinteisiin piimoduuleihin.

MONILIITOSAURINKOKENNO

Moniliitosaurinkokennot hyödyntävät useita puolijohdekerroksia, joilla on eri kaistanleveydet, jotta ne voivat kerätä laajemman auringonspektrin ja saavuttaa korkeampia hyötysuhteita verrattuna yksiliitoskennoihin. Vaikka moniliitoskennojen hyötysuhteet ovat ylittäneet 45 %, niiden valmistus on edelleen kallista ja monimutkaista, ja niitä käytetään pääasiassa erikoistuneissa sovelluksissa, kuten avaruustutkimuksessa ja sotilasdroonien käyttöönotossa.

JOHTOPÄÄTÖS

Tässä artikkelissa esiteltiin kaikki erilaiset aurinkokennomateriaalit. Vaikka tieto saattaa tuntua tekniseltä ja vaikeasti käsiteltävältä, ei ole syytä tuntea oloansa hämmentyneeksi. Valitsemasi asennuspalvelu tuntee kaikki tarvittavat tiedot, jotta voit aloittaa aurinkopaneeliesi tehokkaan käytön ja alkaa säästää energiaa sekä auttaa maapalloa. Jos tarvitset lisätietoa aurinkosähköstä, älä epäröi tutustua muihin artikkeleihimme tai ota yhteyttä luotettuun asentajaasi.