Główne zasady i zalety wytwarzania energii fotowoltaicznej

Fotowoltaiczne wytwarzanie energii to technologia, która bezpośrednio przekształca energię świetlną w energię elektryczną za pomocą efektu fotowoltaicznego na granicy półprzewodników. Składa się głównie z trzech części: paneli słonecznych, sterowników i falowników. Głównymi komponentami są komponenty elektroniczne. Po połączeniu szeregowym ogniw słonecznych można je pakować i zabezpieczać, tworząc wielkopowierzchniowe moduły ogniw słonecznych, które następnie można łączyć ze sterownikami mocy i innymi komponentami, tworząc fotowoltaiczne urządzenia wytwarzające energię.

Główną zasadą wytwarzania energii fotowoltaicznej jest efekt fotoelektryczny półprzewodników. Kiedy fotony napromieniają metal, ich energia może zostać całkowicie pochłonięta przez elektrony w metalu. Energia pochłonięta przez elektrony jest wystarczająco duża, aby pokonać siłę Coulomba wewnątrz atomów metalu, wykonać pracę i uciec z powierzchni metalu, stając się fotoelektronami. Atomy krzemu mają cztery zewnętrzne elektrony. Jeśli czysty krzem zostanie domieszkowany atomami z pięcioma zewnętrznymi elektronami, takimi jak atomy fosforu, staje się półprzewodnikiem typu N. Jeśli czysty krzem jest domieszkowany atomami z trzema zewnętrznymi elektronami, takimi jak atomy boru, tworzy półprzewodnik typu P. Kiedy typ P i typ N zostaną połączone razem, powierzchnia styku utworzy różnicę potencjałów, stając się ogniwem słonecznym. Kiedy światło słoneczne pada na złącze pn, prąd przepływa ze strony typu P na stronę typu N, tworząc prąd.

Efekt fotoelektryczny jest ważnym i magicznym zjawiskiem w fizyce. Pod wpływem napromieniowania fal elektromagnetycznych powyżej określonej częstotliwości (zwanej częstotliwością graniczną) elektrony w niektórych substancjach absorbują energię i uciekają, tworząc prąd elektryczny, zwany fotoelektrykiem. Schematyczny diagram wytwarzania energii fotowoltaicznej pokazuje, że krzem polikrystaliczny jest przetwarzany na płytki krzemowe w procesach takich jak odlewanie wlewków, łamanie wlewków i krojenie. Domieszkowanie i dyfuzja śladowych ilości boru, fosforu itp. Na płytce krzemowej powstanie złącze pn. Następnie za pomocą sitodruku drobno przygotowana srebrna pasta jest drukowana na płytce krzemowej, tworząc linie siatki. Po spiekaniu przekształca się go również w tylną elektrodę, a na powierzchnię nakłada się powłokę antyrefleksyjną z liniami siatki, tworząc ogniwa akumulatorowe. Bateria jest ułożona i połączona w moduł baterii, tworzący dużą płytkę drukowaną. Zazwyczaj komponenty są otoczone aluminiową ramą ze szklaną osłoną z przodu i elektrodami z tyłu. Dzięki komponentom akumulatorów i innemu sprzętowi pomocniczemu można utworzyć system wytwarzania energii. Aby zamienić prąd stały na prąd przemienny, konieczne jest zainstalowanie falownika. Po wygenerowaniu energii może być magazynowana w akumulatorach lub wprowadzana do publicznej sieci energetycznej. W kosztach systemów wytwarzania energii komponenty akumulatorów stanowią około 50%, natomiast przetwornice prądu, koszty instalacji, inne komponenty pomocnicze i inne koszty stanowią dodatkowe 50%.