Rozsah pásma absorpcie svetla solárnych panelov
Solárne panely sú v posledných rokoch čoraz populárnejšie. Sú nákladovo efektívnym, ekologickým a obnoviteľným zdrojom energie. Solárne panely premieňajú slnečné svetlo na elektrinu pomocou špeciálneho materiálu nazývaného solárny článok. Solárny článok je vyrobený z rôznych materiálov, ktoré dokážu absorbovať rôzne vlnové dĺžky svetla.
Absorpcia svetla v monokryštalických kremíkových solárnych článkoch
Monokryštalický kremík je vysokovýkonný materiál solárnych článkov. Má vysokú úroveň čistoty a jednotnú kryštálovú štruktúru, čo umožňuje lepšiu mobilitu elektrónov. Monokryštalické kremíkové solárne články majú typicky rozsah absorpcie svetla 300 – 1100 nm, pričom pásmo maximálnej absorpcie sa nachádza okolo 780 nm. To znamená, že solárne články môžu absorbovať väčšinu spektra viditeľného svetla, ako aj časť blízkeho infračerveného svetla.
Je tu však badateľný pokles účinnosti absorpcie nad 1100 nm. Je to spôsobené tým, že monokryštalický kremík je nepriamy bandgap materiál. Materiály s nepriamym pásmovým odstupom majú vyšší energetický prah pre pohyb elektrónov z valenčného pásma do vodivého pásma. To znamená, že fotóny s nižšou energiou nemôžu byť účinne absorbované materiálom. Monokryštalické kremíkové solárne články preto nie sú schopné absorbovať významné množstvo svetla s vyššou vlnovou dĺžkou (nižšou energiou).
Absorpcia svetla v tenkovrstvových kremíkových solárnych článkoch
Tenkovrstvové kremíkové solárne články sú vyrobené z viacerých vrstiev kremíka s rôznou hrúbkou a prísadami. Ich výroba je zvyčajne lacnejšia ako monokryštalické kremíkové solárne články. Rozsah absorpcie svetla tenkovrstvových kremíkových solárnych článkov sa líši od rozsahu monokryštalických kremíkových solárnych článkov. Tenkovrstvový kremík absorbuje svetlo v širšom rozsahu vlnových dĺžok, konkrétne v rozsahu 400 – 800 nm. To znamená, že môžu absorbovať väčšinu spektra viditeľného svetla, ale nie toľko blízkeho infračerveného svetla ako monokryštalický kremík.
Tenkovrstvové kremíkové solárne články možno ďalej kategorizovať do troch typov: amorfný kremík (a-Si), mikrokryštalický kremík (μc-Si) a nanokryštalický kremík (nc-Si). Každý typ má iný bandgap a rozsah absorpcie. Amorfný kremík má pásmovej medzery asi 1,7 eV a môže absorbovať svetlo v rozsahu 300 – 800 nm. Mikrokryštalický kremík má bandgap asi 1,3 eV a môže absorbovať svetlo v rozsahu 400 – 700 nm. Nanokryštalický kremík má bandgap asi 2,0 – 2,2 eV a dokáže absorbovať svetlo v rozsahu 300 – 600 nm.
Na záver možno povedať, že monokryštalické kremíkové solárne články majú špičkový absorpčný pás umiestnený okolo 780 nm a môžu absorbovať väčšinu spektra viditeľného svetla, ako aj časť blízkeho infračerveného svetla. Tenkovrstvové kremíkové solárne články majú na druhej strane širší rozsah absorpcie ako monokryštalický kremík, ale nie toľko blízkeho infračerveného svetla. Špecifický rozsah absorpcie a účinnosť závisia od typu tenkovrstvového kremíka. Bez ohľadu na typ solárneho článku poskytujú solárne panely udržateľný a obnoviteľný zdroj energie. S ďalším pokrokom v technológii budú solárne panely schopné poskytnúť ešte väčšie množstvo energie s ešte vyššou účinnosťou.