دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
سلول خورشیدی (به انگلیسی: solar cell یا photoelectric cell) یا سلول فتوولتائیک (بهانگلیسی: photovoltaic cell)، یک قطعه الکترونیکی حالت جامد است که درصدی از انرژی نور خورشید را، مستقیماً توسط اثر فوتوولتاییک؛ که پدیده‌ای فیزیکی و شیمیایی است، بهالکتریسیته تبدیل می‌کند.
سلولهای خورشیدی ساخته شده از ویفرهای سیلیکون، کاربرد بسیاری دارند. سلولهای تکی، برای فراهم کردن توان لازم دستگاه‌های کوچک‌تر، مانندماشین حساب الکترونیکی به کار می‌روند. آرایه‌های فوتوولتاییک، الکتریسیتهٔ پایدار و تجدیدپذیری را تولید می‌کنند که عمدتاً در موارد عدم وجود شبکهٔ انتقال و توزیع الکتریکی کاربرد دارد. برای مثال می‌توان به محل‌های دور از دسترس، مانند ماهواره‌های مدارگرد، کاوشگرهای فضایی و ساختمان‌های مخابراتی دور از دسترس اشاره کرد. علاوه بر این استفاده از این نوع انرژی امروزه در محل‌هایی که شبکهٔ توزیع هم موجود است، به منظور کمک به کم کردن تکیه و فشار بر سوخت‌های فسیلی و دیگر دشواری‌های محیط زیست و نیز از دیدگاه اقتصادی مرسوم شده‌است.
امروزه انسان با پیشرفت‌هایی که در زمینه‌های مختلف کرده است، نیازی روزافزون به انرژی پیدا کرده و لذا در پی تأمین انرژی مورد نیاز از منابع مختلف تجدید پذیر است.
یکی از این منابع که طی ۲۰ سال اخیر، از آن استفاده می‌شود، انرژی خورشیدی است.خورشیددر هر ثانیه حدود ۱۰۰۰ ژول انرژی به هر متر مربع از سطحزمین منتقل می‌کند که با جمع‌آوری کردن آن می‌توان انرژی مورد نیاز برای کارهای مختلفی را تأمین کرد.
فناوری‌های ساخت سلولهای خورشیدی
در حال حاضر دو فناوری در ساخت سلولهای خورشیدی غالب است: فناوری نسل اول و نسل دوم.
فناوری نسل اول بر پایه ویفرهای سیلیکونی با ضخامت ۴۰۰–۳۰۰ میکرومتر است که ساختاری بلوری یا چند بلوری دارند که یا از بریدن شمش بدست می‌آیند یا از روش EFG و با کمک خاصیت مویینگی رشد داده می‌شوند.
فناوری نسل دوم یا تکنولوژی لایه نازک، براساس لایه نشانی نیمه هادی روی بسترهای شیشه‌ای، فلزی یا پلیمری، در ضخامت‌های ۵–۳ است.
هزینه مواد اولیه در تکنولوژی نسل دوم، پایین‌تر است و از آن گذشته، اندازه سلول تا ۱۰۰ برابر بزرگتر از اندازه سلول ساخته شده با تکنولوژی نسل اول است که مزیتی برای تولید انبوهآن محسوب می‌شود. در عوض بازدهی سلولهای نسل اول، که اغلب سلولهای بازار را تشکیل می‌دهند، به دلیل کیفیت بالاتر مواد، از بازدهی سلولهای نسل دوم بیشتر است. انتظار می‌رود اختلاف بازدهی میان سلولهای دو نسل با گذشت زمان کمتر شده و تکنولوژی نسل دوم جایگزین نسل اول شود
در سال ۱۹۶۱، Shockley و Queisser با در نظر گرفتن یک سلول خورشیدی پیوندی به شکل یک جسم سیاه با دمای ۳۰۰ کلوین نشان دادند که بیشترین بازدهی یک سلول خورشیدی صرف نظر از نوع تکنولوژی بکار رفته در آن، ۳۰٪ است که در انرژی شکاف eV1.4 یعنی انرژی شکاف گالیم آرسناید بدست می‌آید. بنابراین بازدهی سلولهای خورشید نسل اول و دوم حتی در بهترین حالت نمی‌تواند از حوالی ۳۰٪ بیشتر شود. این در حالی است که حد کارنو برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی ۹۵٪ است.[۸] و این مقدار تقریباً سه برابر بیشتر از بازدهی نهایی سلولهای نسل اول و دوم است.
بنابراین دستیابی به سلول‌هایی با بازدهی‌هایی دو تا سه برابر بازدهی‌های کنونی، امکان‌پذیر است. سلولهای خورشیدی که دارای چنین بازدهی‌هایی باشند، نسل سوم سلولهای خورشیدی نامیده می‌شوند. سلولهای متوالی، سلولهای خورشیدی چاه کوانتومی، سلولهای خورشیدی نقطه کوانتومی، سلولهای حامل داغ، نسل سوم سلولهای خورشیدی را تشکیل می‌دهند.
انواع سلولهای خورشیدی
رایج‌ترین ماده توده برای سلول خورشیدی سیلیکون کریستالی (c-Si) است ماده توده سیلیکون با توجه به نوع کریستال و اندازه کریستال به چندین بخش تقسیم می‌شود.
- سیلیکون تک کریستالی (c-Si)
- سیلیکون پلی کریستالی (poly-Si) یا چند کریستالی (mc-Si)
سلولهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکون لایه نازک غیر کریستالی
یکی از مزایای این نوع سلولها این می‌باشد که بر پایه سیلیکون آمورف (a-Si) می‌باشد
سلولهای خورشیدی لایه نازک GaAs
یکی از ضروری‌ترین موارد که باید در مبدل انرژی فتوولتائیک خورشیدی به کار برود تطبیق گاف انرژی با طیف خورشیدی و داشتن قابلیت تحرک بالا و طول عمر حامل‌ها می‌باشد
سلولهای خورشیدی مبتنی بر مواد آلی
این سلول در مقایسه با دیگر سلولهای خود بازدهی کمتری دارد و تنها به دلیل هزینه ساخت کمتر و قابلیت انعطاف‌پذیری برای مصارف غیر صنعتی مناسب می‌باشد و قابلیت استفاده دارد.
فهرست مطالب:
مقدمه
طیف خورشید و فوتون ها
سلول خورشیدی
گاف نواری مستقیم و غیرمستقیم در نیمه هادی ها
اثر فتوولتایی
بازترکیب
فرآیندهای جذب اپتیکی
انواع سلولهای خورشیدی
سلولهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکن کریستالی
سلولهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکن لایه نازک غیرکریستالی
سلولهای خورشیدی لایه نازک GaAs
سلولهای خورشیدی مبتنی بر مواد آلی
سلولهای خورشیدی پلیمری
سلولهای خورشیدی مبتنی بر کریستال های مایع
سلولهای خورشیدی مبتنی بر نقاط کوانتومی
نسل های گوناگون سلولهای خورشیدی
مزایا
معایب
