Gamma de bandes d'absorció de llum del panell solar
Els panells solars s'han tornat cada cop més populars en els últims anys. Són una font d'energia rendible, respectuosa amb el medi ambient i renovable. Els panells solars converteixen la llum solar en electricitat utilitzant un material especial anomenat cèl·lula solar. La cèl·lula solar està feta de diferents materials que poden absorbir diferents longituds d'ona de llum.
Absorció de llum en cèl·lules solars de silici monocristal·lí
El silici monocristal·lí és un material de cèl·lules solars d'alt rendiment. Té un alt nivell de puresa i una estructura cristal·lina uniforme, que permet una millor mobilitat d'electrons. Les cèl·lules solars de silici monocristal·lí solen tenir un rang d'absorció de llum de 300 a 1100 nm, amb la banda d'absorció màxima situada al voltant dels 780 nm. Això significa que les cèl·lules solars poden absorbir la major part de l'espectre de llum visible, així com una part de la llum infraroja propera.
Tanmateix, hi ha una disminució notable de l'eficiència d'absorció més enllà dels 1100 nm. Això es deu al fet que el silici monocristal·lí és un material de banda intercalada indirecta. Els materials de banda intercalada indirecta tenen un llindar d'energia més alt perquè els electrons es moguin de la banda de valència a la banda de conducció. Això significa que els fotons amb menor energia no poden ser absorbits eficaçment pel material. Per tant, les cèl·lules solars de silici monocristal·lí no són capaços d'absorbir una quantitat significativa de la llum de longitud d'ona més llarga (energia més baixa).
Absorció de llum en cèl·lules solars de silici de pel·lícula fina
Les cèl·lules solars de silici de pel·lícula fina estan fetes de múltiples capes de silici amb diferents gruixos i dopants. Normalment són menys costoses de fabricar que les cèl·lules solars de silici monocristal·lí. El rang d'absorció de llum de les cèl·lules solars de silici de pel·lícula fina és diferent del de les cèl·lules solars de silici monocristal·lí. El silici de pel·lícula prima absorbeix la llum en un rang més ampli de longituds d'ona, concretament en el rang de 400 a 800 nm. Això vol dir que poden absorbir la major part de l'espectre de llum visible, però no tant de la llum infraroja propera com el silici monocristal·lí.
Les cèl·lules solars de silici de pel·lícula fina es poden classificar en tres tipus: silici amorf (a-Si), silici microcristal·lí (μc-Si) i silici nanocristal·lí (nc-Si). Cada tipus té un interval de banda i un rang d'absorció diferents. El silici amorf té un interval de banda d'uns 1,7 eV i pot absorbir llum en el rang de 300 a 800 nm. El silici microcristal·lí té un interval de banda d'uns 1,3 eV i pot absorbir llum en el rang de 400 a 700 nm. El silici nanocristal·lí té un interval de banda d'uns 2,0 a 2,2 eV i pot absorbir llum en el rang de 300 a 600 nm.
En conclusió, les cèl·lules solars de silici monocristal·lí tenen una banda d'absorció màxima situada al voltant dels 780 nm i poden absorbir la major part de l'espectre de llum visible, així com una part de la llum infraroja propera. Les cèl·lules solars de silici de pel·lícula fina, d'altra banda, tenen un rang d'absorció més ampli que el silici monocristal·lí, però no tanta llum infraroja propera. El rang d'absorció i l'eficiència específica depenen del tipus de silici de pel·lícula fina. Independentment del tipus de cèl·lula solar, els panells solars proporcionen una font d'energia sostenible i renovable. Amb més avenços en la tecnologia, els panells solars seran capaços de proporcionar una quantitat encara més gran d'energia amb una eficiència encara més gran.