Päikesepaneeli valguse neeldumisribade vahemik
Päikesepaneelid on viimastel aastatel muutunud üha populaarsemaks. Need on kulutõhus, keskkonnasõbralik ja taastuv energiaallikas. Päikesepaneelid muudavad päikesevalguse elektriks, kasutades selleks spetsiaalset materjali, mida nimetatakse päikesepatareiks. Päikesepatarei on valmistatud erinevatest materjalidest, mis suudavad neelata erineva lainepikkusega valgust.
Valguse neeldumine monokristallilistes räni päikesepatareides
Monokristalliline räni on suure jõudlusega päikesepatarei materjal. Sellel on kõrge puhtusaste ja ühtlane kristallstruktuur, mis võimaldab paremat elektronide liikuvust. Monokristalliliste räni päikesepatareide valguse neeldumisvahemik on tavaliselt 300–1100 nm, kusjuures neeldumissageduse tipp on umbes 780 nm. See tähendab, et päikesepatareid suudavad neelata suurema osa nähtava valguse spektrist, aga ka osa infrapunavalgusest.
Siiski on neeldumise efektiivsuses märgatav langus üle 1100 nm. See on tingitud asjaolust, et monokristalliline räni on kaudne ribalaiusega materjal. Kaudse ribalaiusega materjalidel on elektronide valentsribalt juhtivusribale liikumiseks kõrgem energialävi. See tähendab, et materjal ei suuda efektiivselt absorbeerida madalama energiaga footoneid. Seetõttu ei suuda monokristallilised ränist päikesepatareid neelata märkimisväärset kogust pikema lainepikkusega (madalama energiaga) valgust.
Valguse neeldumine õhukeses ränikihis päikesepatareides
Õhukesekilest räni päikesepatareid on valmistatud mitmest erineva paksuse ja lisandiga ränikihist. Nende tootmine on tavaliselt odavam kui monokristallilised räni päikesepatareid. Õhukese kilega räni päikesepatareide valguse neeldumisvahemik erineb monokristalliliste räni päikesepatareide omast. Õhuke räni neelab valgust laiemas lainepikkuste vahemikus, täpsemalt vahemikus 400–800 nm. See tähendab, et nad suudavad neelata suurema osa nähtava valguse spektrist, kuid mitte nii palju lähi-infrapunavalgust kui monokristalliline räni.
Õhukese kilega räni päikesepatareid saab jaotada kolme tüüpi: amorfne räni (a-Si), mikrokristalliline räni (μc-Si) ja nanokristalliline räni (nc-Si). Igal tüübil on erinev ribalaius ja neeldumisvahemik. Amorfse räni ribalaius on umbes 1,7 eV ja see võib neelata valgust vahemikus 300–800 nm. Mikrokristallilise räni ribalaius on umbes 1,3 eV ja see võib neelata valgust vahemikus 400–700 nm. Nanokristallilise räni ribalaius on umbes 2,0–2,2 eV ja see võib neelata valgust vahemikus 300–600 nm.
Kokkuvõtteks võib öelda, et monokristalliliste räni päikesepatareide maksimaalne neeldumisriba asub umbes 780 nm juures ja suudab neelata suurema osa nähtava valguse spektrist ja ka osa infrapunavalgusest. Õhukese kilega räni päikesepatareidel on seevastu laiem neeldumisvahemik kui monokristallilisel ränil, kuid mitte nii palju lähi-infrapunavalgust. Spetsiifiline neeldumisvahemik ja tõhusus sõltuvad õhukese kilega räni tüübist. Sõltumata päikesepatarei tüübist on päikesepaneelid jätkusuutlik ja taastuv energiaallikas. Tehnoloogia edasise arenguga suudavad päikesepaneelid pakkuda veelgi suuremat energiahulka veelgi suurema efektiivsusega.