Hlavní principy a výhody fotovoltaické výroby elektřiny

Fotovoltaická výroba elektřiny je technologie, která přímo přeměňuje světelnou energii na elektřinu pomocí fotovoltaického jevu na polovodičovém rozhraní. Skládá se hlavně ze tří částí: solárních panelů, regulátorů a invertorů. Hlavními součástmi jsou elektronické součástky. Poté, co jsou solární články zapojeny do série, mohou být zabaleny a chráněny tak, aby vytvořily velkoplošné moduly solárních článků, které pak mohou být kombinovány s regulátory výkonu a dalšími komponenty za účelem vytvoření fotovoltaických zařízení na výrobu energie.

Hlavním principem výroby fotovoltaické energie je fotoelektrický jev polovodičů. Když fotony ozařují kov, jejich energie může být zcela absorbována elektrony v kovu. Energie absorbovaná elektrony je dostatečně velká na to, aby překonala Coulombovu sílu uvnitř atomů kovu, aby vykonala práci, a unikla z kovového povrchu a stala se fotoelektrony. Atomy křemíku mají čtyři vnější elektrony. Pokud je čistý křemík dotován atomy s pěti vnějšími elektrony, jako jsou atomy fosforu, stává se polovodičem typu N. Pokud je čistý křemík dotován atomy se třemi vnějšími elektrony, jako jsou atomy boru, tvoří polovodič typu P. Když se P-typ a N-typ zkombinují dohromady, kontaktní povrch vytvoří potenciální rozdíl a stane se solárním článkem. Když na pn přechod svítí sluneční světlo, proud teče ze strany typu P na stranu typu N a tvoří proud.

Fotoelektrický jev je důležitý a magický jev ve fyzice. Při ozařování elektromagnetickými vlnami nad určitou frekvencí (známou jako mezní frekvence) elektrony v určitých látkách absorbují energii a unikají za vzniku elektrického proudu, známého jako fotoelektrický. Schematický diagram výroby fotovoltaické energie ukazuje, že polykrystalický křemík se zpracovává na křemíkové pláty prostřednictvím procesů, jako je lití ingotů, lámání ingotů a krájení. Dopování a difúze stopových množství boru, fosforu atd. Na křemíkové destičce se vytvoří pn přechod. Poté se pomocí sítotisku jemně připravená stříbrná pasta natiskne na křemíkový plátek a vytvoří se mřížkové čáry. Po slinování se z ní také vytvoří zadní elektroda a na povrchu se potáhne antireflexní vrstva mřížkovými liniemi, aby se vytvořily bateriové články. Baterie je uspořádána a kombinována do bateriového modulu, který tvoří velkou obvodovou desku. Komponenty jsou obvykle obklopeny hliníkovým rámem se skleněným krytem na přední straně a elektrodami na zadní straně. Pomocí bateriových součástí a dalších pomocných zařízení lze vytvořit systém výroby energie. Pro přeměnu stejnosměrného proudu na střídavý je nutné nainstalovat střídač. Po vyrobení energie může být uložen v bateriích nebo přiveden do veřejné elektrické sítě. V nákladech na systémy výroby energie tvoří součásti baterií přibližně 50 %, zatímco měniče proudu, náklady na instalaci, další pomocné komponenty a další náklady tvoří dalších 50 %.