Principy a komponenty solární fotovoltaické výroby elektřiny

Fotovoltaická energiegenerace je technologie, která přeměňuje sluneční záření přímo na elektrickou energii na principu fotovoltaického jevu.

Fotovoltaický systém se skládá z následujících důležitých součástí

1. Solární panely (moduly): Toto je hlavní část fotovoltaického systému, obvykle složená z více monomerů solárních článků. Monomery solárních článků využívají fotovoltaický efekt k přímé přeměně přijaté sluneční energie na elektrickou energii.

Krystalické křemíkové solární články: Jedná se o nejběžnější typ solárních článků, sestávající z krystalického křemíkového plátku s kovovými mřížkovými liniemi na horním povrchu a kovovou vrstvou na spodním povrchu. Horní část článku je obvykle pokryta antireflexní fólií, aby se snížila ztráta odrazu světla.

2. Invertor: Převádí stejnosměrný proud (DC) generovaný solárním panelem na střídavý proud (AC), protože domácnosti a průmysl obvykle používají střídavý proud. Kromě toho je střídač také zodpovědný za synchronizaci s elektrickou sítí, aby bylo zajištěno, že napětí a fáze jsou konzistentní.

3. Ovladač: Zodpovídá za řízení výstupního výkonu fotovoltaického systému, zabránění přebití a nadměrnému vybití baterie a zajištění bezpečného a stabilního provozu systému.

4. Sada baterií: Ve fotovoltaickém systému připojeném k síti se sada baterií používá k ukládání přebytečné elektrické energie pro použití v případě, že solární energie nestačí. Při absenci připojení k síti jsou baterie nezbytné, protože mohou ukládat elektřinu pro použití v noci nebo v zatažených dnech.

5. Systém držáků: používá se k upevnění solárních panelů a zajišťuje, že panely mohou přijímat sluneční světlo v nejlepším úhlu.

Jádro výroby solární energie je ve skutečnosti velmi jednoduché, což je přeměna slunečního světla na elektrickou energii. Tohoto procesu je dosaženo prostřednictvím „fotovoltaického efektu“.

Hlavní principy práce:

1. Absorpce fotonů: Když sluneční světlo dopadá na povrch solárních článků (obvykle vyrobených z polovodičových materiálů, jako je křemík), polovodičové materiály v článcích absorbují fotony (částice energie ve slunečním světle).

2. Generování párů elektron-díra: Absorbovaná energie fotonu způsobí, že elektrony v polovodičovém materiálu přeskakují z valenčního pásma do vodivostního pásma, čímž se v baterii generují páry elektron-díra. Tyto elektrony a díry jsou nosiče náboje a mohou vést elektřinu.

3. Vestavěné elektrické pole: V solárních článcích je obvykle PN přechod, což je rozhraní složené z polovodiče typu P a polovodiče typu N. Na PN přechodu vzniká v důsledku difúze a rekombinace elektronů a děr zabudované elektrické pole.

4. Oddělení elektrického pole nosičů náboje: Působením vestavěného elektrického pole dojde k oddělení generovaných párů elektron-díra. Elektrony budou vytlačeny do oblasti polovodičů typu N, zatímco díry budou vytlačeny do oblasti polovodičů typu P.

5. Vznik rozdílu potenciálu: V důsledku oddělení elektronů a děr se na obou stranách baterie vytvoří rozdíl potenciálů, to znamená, že se vytvoří fotogenerované napětí.

6. Generování proudu: Když jsou dva póly baterie propojeny prostřednictvím vnějšího obvodu, elektrony budou proudit z polovodiče typu N do polovodiče typu P obvodem a vytvoří proud.

7. Přeměna na použitelnou elektrickou energii: Elektrony protékající externím zařízením mohou napájet zátěž nebo být uloženy v baterii pro pozdější použití.

Stručně řečeno, fotovoltaická výroba energie je proces přeměny slunečního světla na elektrickou energii, využívající elektronické vlastnosti polovodičových materiálů ke generování rozdílu potenciálu a proudu pod světlem, čímž se dosáhne přeměny energie. Tato technologie nevyžaduje palivo a neprodukuje znečištění. Je to čistý a obnovitelný způsob přeměny energie.

Pokud máte zájem o solární energii nebo uvažujete o instalaci solárního energetického systému, můžete nás kontaktovat.