Mae celloedd solar yn fath o elfen ffotodrydanol sy'n gallu trosi egni. Mae eu strwythur sylfaenol yn cael ei ffurfio trwy gyfuno lled-ddargludyddion math-P a math N. Y deunydd mwyaf sylfaenol o lled-ddargludyddion yw "silicon", nad yw'n ddargludol. Fodd bynnag, os ychwanegir amhureddau gwahanol at lled-ddargludyddion, gellir gwneud lled-ddargludyddion math-P a math N. Yna, mae'r gwahaniaeth potensial rhwng y lled-ddargludydd P-math gyda thwll (nid oes gan y lled-ddargludydd P-math electron â gwefr negyddol, y gellir ei ystyried yn wefr bositif ychwanegol) a defnyddir lled-ddargludydd math N gydag electron rhydd ychwanegol i cynhyrchu cerrynt. Felly, pan fydd golau'r haul yn disgleirio, mae'r egni golau yn cyffroi'r electronau yn yr atomau silicon, ac yn cynhyrchu darfudiad electronau a thyllau. Mae'r potensial adeiledig yn effeithio ar yr electronau a'r tyllau hyn ac yn cael eu denu gan y lled-ddargludyddion math N a math P yn y drefn honno, ac yn casglu ar y ddau ben. Ar yr adeg hon, os yw'r tu allan yn gysylltiedig ag electrodau i ffurfio cylched, dyma'r egwyddor o gynhyrchu pŵer celloedd solar.
Gellir rhannu celloedd solar yn ddau gategori yn ôl eu cyflwr grisial: math o ffilm denau crisialog a math o ffilm denau nad yw'n grisialog (y cyfeirir ati yma wedi hyn fel a-), ac mae'r cyntaf wedi'i rannu ymhellach yn fath grisial sengl a math polycrystalline.
Yn ôl y deunydd, gellir eu rhannu yn fath ffilm tenau silicon, math o ffilm denau lled-ddargludyddion cyfansawdd a math o ffilm organig, a math ffilm tenau lled-ddargludyddion cyfansawdd yn cael ei rannu ymhellach yn fath nad yw'n grisialog (a-Si:H, a-Si: H:F, a-SixGel-x:H, ac ati), grŵp IIIV (GaAs, InP, ac ati), grŵp IIVI (cyfres CDs) a ffosffid sinc (Zn3p2), ac ati.
Yn ôl y gwahanol ddeunyddiau a ddefnyddir, gellir rhannu celloedd solar hefyd yn: celloedd solar silicon, celloedd solar ffilm tenau aml-gyfansawdd, celloedd solar electrod wedi'u haddasu amlhaenog polymer, celloedd solar nanocrystalline, celloedd solar organig, celloedd solar plastig, ymhlith y mae silicon solar celloedd yw'r rhai mwyaf aeddfed ac yn dominyddu mewn cymwysiadau.
1. Celloedd solar silicon
Rhennir celloedd solar silicon yn dri math: celloedd solar silicon crisial sengl, celloedd solar ffilm tenau silicon polycrystalline a chelloedd solar ffilm tenau silicon amorffaidd.
(1) Mae gan gelloedd solar silicon grisial sengl yr effeithlonrwydd trosi uchaf a'r dechnoleg fwyaf aeddfed. Yr effeithlonrwydd trosi uchaf yn y labordy yw 24.7%, ac mae'r effeithlonrwydd cynhyrchu ar raddfa fawr yn 15% (yn 2011, mae'n 18%). Mae'n dal i fod mewn safle amlwg mewn cymwysiadau ar raddfa fawr a chynhyrchu diwydiannol, ond oherwydd cost uchel silicon crisialog sengl, mae'n anodd lleihau ei gost yn sylweddol. Er mwyn arbed deunyddiau silicon, mae ffilm denau silicon polycrystalline a ffilm denau silicon amorffaidd wedi'u datblygu fel dewisiadau amgen i gelloedd solar silicon un-grisialog.
(2) O'i gymharu â silicon un-grisialog, mae celloedd solar ffilm tenau silicon polycrystalline yn rhatach ac yn fwy effeithlon na chelloedd ffilm tenau silicon amorffaidd. Ei effeithlonrwydd trosi labordy uchaf yw 18%, ac effeithlonrwydd trosi cynhyrchu ar raddfa ddiwydiannol yw 10% (yn 2011, mae'n 17%). Felly, cyn bo hir bydd celloedd ffilm tenau silicon polycrystalline yn meddiannu safle dominyddol yn y farchnad celloedd solar.
(3) Mae celloedd solar ffilm tenau silicon amorffaidd yn isel mewn cost ac yn ysgafn o ran pwysau, gydag effeithlonrwydd trosi uchel, yn hawdd i'w gynhyrchu'n fawr, ac mae ganddynt botensial mawr. Fodd bynnag, oherwydd yr effaith pydredd effeithlonrwydd ffotodrydanol a achosir gan ei ddeunydd, nid yw ei sefydlogrwydd yn uchel, sy'n effeithio'n uniongyrchol ar ei gymhwysiad ymarferol. Os gellir datrys y broblem sefydlogrwydd ymhellach a gellir gwella'r broblem cyfradd trosi, yna bydd celloedd solar silicon amorffaidd yn ddiamau yn un o brif gynhyrchion datblygu celloedd solar.
2. Celloedd solar ffilm tenau crisialog
Celloedd ffilm tenau polycrystalline Mae sylffid cadmiwm a telluride cadmiwm celloedd ffilm tenau polycrystalline yn fwy effeithlon na chelloedd solar ffilm tenau silicon amorffaidd, yn rhatach na chelloedd silicon monocrystalline, ac yn hawdd i'w cynhyrchu màs. Fodd bynnag, mae cadmiwm yn wenwynig iawn a bydd yn achosi llygredd amgylcheddol difrifol. Felly, nid dyma'r dewis arall mwyaf delfrydol i gelloedd solar silicon crisialog.
Gall effeithlonrwydd trosi celloedd cyfansawdd gallium arsenide (GaAs) III-V gyrraedd 28%. Mae gan ddeunyddiau cyfansawdd GaAs fwlch band optegol delfrydol iawn ac effeithlonrwydd amsugno uchel, ymwrthedd ymbelydredd cryf, ac maent yn ansensitif i wres. Maent yn addas ar gyfer gweithgynhyrchu celloedd un cyffordd effeithlonrwydd uchel. Fodd bynnag, mae pris deunyddiau GaAs yn uchel, sy'n cyfyngu'n fawr ar boblogrwydd celloedd GaAs.
Mae celloedd ffilm tenau copr indium selenid (CIS yn fyr) yn addas ar gyfer trosi ffotodrydanol, nid oes ganddynt broblem diraddio a achosir gan olau, ac mae ganddynt yr un effeithlonrwydd trosi â silicon polycrystalline. Gyda manteision pris isel, perfformiad da a phroses syml, bydd yn dod yn gyfeiriad pwysig ar gyfer datblygu celloedd solar yn y dyfodol. Yr unig broblem yw ffynhonnell y deunydd. Gan fod indium a seleniwm yn elfennau cymharol brin, mae datblygiad y math hwn o batri yn anochel yn gyfyngedig.
3. Celloedd solar polymer organig
Mae disodli deunyddiau anorganig â pholymerau organig yn gyfeiriad ymchwil sydd newydd ei ddatblygu ar gyfer gweithgynhyrchu celloedd solar. Oherwydd manteision hyblygrwydd da, cynhyrchu hawdd, ffynonellau deunydd eang a chost isel deunyddiau organig, mae'n arwyddocaol iawn i'r defnydd ar raddfa fawr o ynni'r haul a darparu trydan rhad. Fodd bynnag, mae'r ymchwil ar baratoi celloedd solar gyda deunyddiau organig newydd ddechrau. Mae angen astudio ac archwilio ymhellach a ellir ei ddatblygu'n gynnyrch ag iddo arwyddocâd ymarferol.
4. Celloedd solar Nanocrystalline
Mae celloedd solar nanocrystalline wedi'u datblygu o'r newydd. Eu manteision yw eu cost isel, proses syml a pherfformiad sefydlog. Mae eu heffeithlonrwydd ffotodrydanol yn sefydlog ar fwy na 10%, a dim ond 1/5 i 1/10 o gost celloedd solar silicon yw'r gost cynhyrchu. Gall y rhychwant oes gyrraedd mwy nag 20 mlynedd. Mae ymchwil a datblygu batris o'r fath newydd ddechrau, a byddant yn dod i mewn i'r farchnad yn raddol yn y dyfodol agos.