Принципи та компоненти сонячної фотоелектричної генерації електроенергії

Фотоелектрична потужністьГенерація – це технологія, яка перетворює сонячне світло безпосередньо в електричну енергію на основі принципу фотоелектричного ефекту.

Фотоелектрична система складається з наступних важливих компонентів

1. Сонячні панелі (модулі): це основна частина фотоелектричної системи, яка зазвичай складається з кількох мономерів сонячних елементів. Мономери сонячних елементів використовують фотоелектричний ефект для безпосереднього перетворення отриманої сонячної енергії в електричну.

Кристалічні кремнієві сонячні батареї: це найпоширеніший тип сонячних елементів, що складається з кристалічної кремнієвої пластини з металевими лініями сітки на верхній поверхні та металевим шаром на нижній поверхні. Зверху комірки зазвичай покривають антибліковою плівкою, щоб зменшити втрати світла на відбиття.

2. Інвертор: перетворює постійний струм (DC), який генерує сонячна панель, на змінний струм (AC), оскільки в будинках і на промислових підприємствах зазвичай використовується змінний струм. Крім того, інвертор також відповідає за синхронізацію з електромережею для забезпечення узгодженості напруги та фази.

3. Контролер: відповідає за керування вихідною потужністю фотоелектричної системи, запобігання перезаряджанню та надмірному розрядженню батареї та забезпечення безпечної та стабільної роботи системи.

4. Акумуляторна батарея: у підключеній до мережі фотоелектричній системі акумуляторна батарея використовується для накопичення надлишку електричної енергії для використання, коли сонячної енергії недостатньо. За відсутності підключення до мережі необхідні батареї, оскільки вони можуть зберігати електроенергію для використання вночі або в похмурі дні.

5. Система кронштейнів: використовується для кріплення сонячних панелей і гарантує, що панелі можуть отримувати сонячне світло під найкращим кутом.

Основа виробництва сонячної енергії насправді дуже проста, тобто перетворювати сонячне світло в електричну енергію. Цей процес досягається завдяки «фотоелектричному ефекту».

Основні принципи роботи:

1. Поглинання фотонів: коли сонячне світло потрапляє на поверхню сонячних елементів (зазвичай зроблених із напівпровідникових матеріалів, таких як кремній), напівпровідникові матеріали в елементах поглинають фотони (частинки енергії сонячного світла).

2. Генерація електронно-діркових пар: поглинена енергія фотонів змушує електрони в напівпровідниковому матеріалі переходити з валентної зони в зону провідності, таким чином генеруючи електронно-діркові пари в акумуляторі. Ці електрони та дірки є носіями заряду і можуть проводити електрику.

3. Вбудоване електричне поле: у сонячних елементах зазвичай є PN-перехід, який є інтерфейсом, що складається з напівпровідника P-типу та напівпровідника N-типу. На PN-переході утворюється вбудоване електричне поле внаслідок дифузії та рекомбінації електронів і дірок.

4. Розділення носіїв заряду електричним полем: під дією вбудованого електричного поля генеровані електронно-діркові пари будуть розділені. Електрони будуть виштовхуватися до напівпровідникової області N-типу, а дірки – до напівпровідникової області P-типу.

5. Формування різниці потенціалів: через поділ електронів і дірок з обох сторін батареї утворюється різниця потенціалів, тобто генерується фотогенерована напруга.

6. Генерація струму: коли два полюси батареї з’єднані через зовнішнє коло, електрони будуть текти від напівпровідника N-типу до напівпровідника P-типу через коло, утворюючи струм.

7. Перетворення в корисну електричну енергію: електрони, що проходять через зовнішній пристрій, можуть живити навантаження або зберігатися в акумуляторі для подальшого використання.

Коротше кажучи, фотоелектрична генерація електроенергії — це процес перетворення сонячного світла в електричну енергію з використанням електронних властивостей напівпровідникових матеріалів для створення різниці потенціалів і струму під світлом, таким чином досягаючи перетворення енергії. Ця технологія не потребує палива та не забруднює навколишнє середовище. Це чистий і відновлюваний спосіб перетворення енергії.

Якщо ви зацікавлені в сонячній енергії або розглядаєте встановлення сонячної системи, ви можете зв’язатися з нами.