Raspon opsega apsorpcije svjetlosti solarnog panela
Solarni paneli su postali sve popularniji poslednjih godina. Oni su isplativ, ekološki prihvatljiv i obnovljiv izvor energije. Solarni paneli pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju koristeći poseban materijal koji se zove solarna ćelija. Solarna ćelija je napravljena od različitih materijala koji mogu da apsorbuju različite talasne dužine svetlosti.
Apsorpcija svjetlosti u monokristalnim silicijumskim solarnim ćelijama
Monokristalni silicijum je materijal za solarne ćelije visokih performansi. Ima visok nivo čistoće i ujednačenu kristalnu strukturu, što omogućava bolju pokretljivost elektrona. Monokristalne silicijumske solarne ćelije obično imaju opseg apsorpcije svetlosti od 300 – 1100 nm, sa vršnom trakom apsorpcije koja se nalazi na oko 780 nm. To znači da solarne ćelije mogu apsorbirati većinu spektra vidljive svjetlosti, kao i dio bliske infracrvene svjetlosti.
Međutim, primetan je pad u efikasnosti apsorpcije iznad 1100 nm. To je zbog činjenice da je monokristalni silicij indirektni materijal za razmak. Materijali s indirektnim razmakom imaju viši energetski prag za kretanje elektrona iz valentnog pojasa u pojas provodljivosti. To znači da fotone sa nižom energijom materijal ne može efikasno apsorbovati. Zbog toga monokristalne silicijumske solarne ćelije nisu u stanju da apsorbuju značajnu količinu svetlosti duže talasne dužine (niže energije).
Apsorpcija svjetlosti u tankoslojnim silikonskim solarnim ćelijama
Tankofilne silikonske solarne ćelije su napravljene od više slojeva silicijuma različitih debljina i dodataka. Obično su jeftinije za proizvodnju od monokristalnih silicijumskih solarnih ćelija. Opseg apsorpcije svjetlosti tankoslojnih silikonskih solarnih ćelija razlikuje se od onog kod solarnih ćelija monokristalnog silikona. Tanki film silicijum apsorbuje svetlost u širem opsegu talasnih dužina, posebno u opsegu od 400 – 800 nm. To znači da oni mogu apsorbirati većinu spektra vidljive svjetlosti, ali ne toliko bliske infracrvene svjetlosti kao monokristalni silicijum.
Tankoslojne silicijumske solarne ćelije mogu se dalje kategorisati u tri tipa: amorfni silicijum (a-Si), mikrokristalni silicijum (μc-Si) i nano-kristalni silicijum (nc-Si). Svaki tip ima različit razmak i opseg apsorpcije. Amorfni silicijum ima pojas od oko 1,7 eV i može apsorbirati svjetlost u rasponu od 300 – 800 nm. Mikrokristalni silicijum ima pojas od oko 1,3 eV i može apsorbovati svetlost u opsegu od 400 – 700 nm. Nano-kristalni silicijum ima pojas od oko 2,0 – 2,2 eV i može apsorbovati svetlost u opsegu od 300 – 600 nm.
U zaključku, monokristalne silicijumske solarne ćelije imaju vršni opseg apsorpcije koji se nalazi na oko 780 nm i mogu apsorbovati većinu spektra vidljive svjetlosti, kao i dio bliske infracrvene svjetlosti. Tankoslojne silikonske solarne ćelije, s druge strane, imaju širi opseg apsorpcije od monokristalnog silicijuma, ali ne toliko blizu infracrvene svjetlosti. Specifični opseg apsorpcije i efikasnost zavise od vrste tankog filma silicijuma. Bez obzira na vrstu solarne ćelije, solarni paneli predstavljaju održiv i obnovljiv izvor energije. Uz dalji napredak u tehnologiji, solarni paneli će moći da obezbede još veću količinu energije sa još većom efikasnošću.