Hlavné princípy a výhody fotovoltaickej výroby elektriny

Fotovoltická výroba elektriny je technológia, ktorá priamo premieňa svetelnú energiu na elektrickú energiu pomocou fotovoltaického efektu na polovodičovom rozhraní. Skladá sa hlavne z troch častí: solárne panely, ovládače a invertory. Hlavnými komponentmi sú elektronické komponenty. Potom, čo sú solárne články zapojené do série, môžu byť zabalené a chránené tak, aby vytvorili veľkoplošné moduly solárnych článkov, ktoré sa potom môžu kombinovať s regulátormi výkonu a inými komponentmi, aby vytvorili zariadenia na výrobu fotovoltaickej energie.

Hlavným princípom výroby fotovoltaickej energie je fotoelektrický efekt polovodičov. Keď fotóny ožarujú kov, ich energia môže byť úplne absorbovaná elektrónmi v kove. Energia absorbovaná elektrónmi je dostatočne veľká na to, aby prekonala Coulombovu silu vo vnútri atómov kovu, aby vykonala prácu a unikla z kovového povrchu, aby sa stala fotoelektrónmi. Atómy kremíka majú štyri vonkajšie elektróny. Ak je čistý kremík dopovaný atómami s piatimi vonkajšími elektrónmi, ako sú atómy fosforu, stáva sa polovodičom typu N. Ak je čistý kremík dopovaný atómami s tromi vonkajšími elektrónmi, ako sú atómy bóru, tvorí polovodič typu P. Keď sa skombinuje typ P a typ N, kontaktný povrch vytvorí potenciálny rozdiel a stane sa solárnym článkom. Keď slnečné svetlo svieti na prechod pn, prúd tečie zo strany typu P na stranu typu N a vytvára prúd.

Fotoelektrický jav je dôležitým a magickým javom vo fyzike. Pri ožiarení elektromagnetickými vlnami nad určitou frekvenciou (známou ako limitná frekvencia) elektróny v určitých látkach absorbujú energiu a unikajú za vzniku elektrického prúdu, známeho ako fotoelektrický. Schematický diagram výroby fotovoltaickej energie ukazuje, že polykryštalický kremík sa spracováva na kremíkové doštičky procesmi, ako je odlievanie ingotov, lámanie ingotov a krájanie. Dopovanie a difúzia stopových množstiev bóru, fosforu atď. Na kremíkovej doštičke sa vytvorí pn spoj. Potom sa pomocou sieťotlače jemne pripravená strieborná pasta vytlačí na kremíkový plátok, aby sa vytvorili mriežkové čiary. Po sintrovaní sa z neho urobí aj zadná elektróda a na povrchu sa nanesie antireflexný povlak s mriežkovými čiarami, aby sa vytvorili články batérie. Batéria je usporiadaná a kombinovaná do batériového modulu, ktorý tvorí veľkú obvodovú dosku. Komponenty sú zvyčajne obklopené hliníkovým rámom so skleneným krytom na prednej strane a elektródami na zadnej strane. Pomocou batériových komponentov a iných pomocných zariadení je možné vytvoriť systém výroby energie. Na premenu jednosmerného prúdu na striedavý prúd je potrebné nainštalovať menič. Po vyrobení energie môže byť uložený v batériách alebo vstup do verejnej elektrickej siete. V nákladoch na systémy na výrobu energie tvoria batériové komponenty približne 50 %, zatiaľ čo meniče prúdu, inštalačné náklady, ďalšie pomocné komponenty a ďalšie náklady tvoria ďalších 50 %.