Rozsah pásma absorpce světla solárního panelu
Solární panely jsou v posledních letech stále populárnější. Jsou nákladově efektivním, ekologickým a obnovitelným zdrojem energie. Solární panely přeměňují sluneční světlo na elektřinu pomocí speciálního materiálu zvaného solární článek. Solární článek je vyroben z různých materiálů, které mohou absorbovat různé vlnové délky světla.
Absorpce světla v monokrystalických křemíkových solárních článcích
Monokrystalický křemík je vysoce výkonný materiál solárních článků. Má vysokou úroveň čistoty a jednotnou krystalovou strukturu, která umožňuje lepší mobilitu elektronů. Monokrystalické křemíkové solární články mají typicky rozsah absorpce světla 300 – 1100 nm, přičemž maximální absorpční pásmo se nachází kolem 780 nm. To znamená, že solární články mohou absorbovat většinu spektra viditelného světla, stejně jako část blízkého infračerveného světla.
Je zde však patrný pokles účinnosti absorpce nad 1100 nm. To je způsobeno skutečností, že monokrystalický křemík je nepřímý bandgap materiál. Materiály s nepřímým bandgapem mají vyšší energetický práh pro pohyb elektronů z valenčního pásma do vodivostního pásma. To znamená, že fotony s nižší energií nemohou být materiálem účinně absorbovány. Monokrystalické křemíkové solární články proto nejsou schopny absorbovat významné množství světla s delší vlnovou délkou (s nižší energií).
Absorpce světla v tenkých křemíkových solárních článcích
Tenkovrstvé křemíkové solární články jsou vyrobeny z několika vrstev křemíku s různou tloušťkou a příměsí. Jejich výroba je obvykle levnější než monokrystalické křemíkové solární články. Rozsah absorpce světla tenkovrstvých křemíkových solárních článků se liší od monokrystalických křemíkových solárních článků. Tenkovrstvý křemík absorbuje světlo v širším rozsahu vlnových délek, konkrétně v rozsahu 400 – 800 nm. To znamená, že mohou absorbovat většinu spektra viditelného světla, ale ne tolik blízkého infračerveného světla jako monokrystalický křemík.
Tenkovrstvé křemíkové solární články lze dále rozdělit do tří typů: amorfní křemík (a-Si), mikrokrystalický křemík (μc-Si) a nanokrystalický křemík (nc-Si). Každý typ má jiný bandgap a rozsah absorpce. Amorfní křemík má pásmovou mezeru asi 1,7 eV a může absorbovat světlo v rozsahu 300 – 800 nm. Mikrokrystalický křemík má bandgap asi 1,3 eV a může absorbovat světlo v rozsahu 400 – 700 nm. Nanokrystalický křemík má bandgap asi 2,0 – 2,2 eV a může absorbovat světlo v rozsahu 300 – 600 nm.
Závěrem lze říci, že monokrystalické křemíkové solární články mají pásmo maximální absorpce umístěné kolem 780 nm a mohou absorbovat většinu spektra viditelného světla, stejně jako část blízkého infračerveného světla. Tenkovrstvé křemíkové solární články mají na druhé straně širší rozsah absorpce než monokrystalický křemík, ale ne tolik blízkého infračerveného světla. Konkrétní rozsah absorpce a účinnost závisí na typu tenkého křemíku. Bez ohledu na typ solárního článku poskytují solární panely udržitelný a obnovitelný zdroj energie. S dalším pokrokem v technologii budou solární panely schopny poskytovat ještě větší množství energie s ještě větší účinností.