Принципы и компоненты солнечной фотоэлектрической энергетики

Фотоэлектрическая энергияГенерация — это технология, которая преобразует солнечный свет непосредственно в электрическую энергию на основе принципа фотоэлектрического эффекта.

Фотоэлектрическая система состоит из следующих важных компонентов:

1. Солнечные панели (модули). Это основная часть фотоэлектрической системы, обычно состоящая из нескольких мономеров солнечных элементов. Мономеры солнечных элементов используют фотоэлектрический эффект для прямого преобразования полученной солнечной энергии в электрическую энергию.

Солнечные элементы из кристаллического кремния. Это наиболее распространенный тип солнечных элементов, состоящий из пластины кристаллического кремния с линиями металлической сетки на верхней поверхности и металлического слоя на нижней поверхности. Верхняя часть ячейки обычно покрыта антибликовой пленкой, чтобы уменьшить потери света при отражении.

2. Инвертор: преобразует постоянный ток (DC), генерируемый солнечной панелью, в переменный ток (AC), поскольку в домах и на производстве обычно используется переменный ток. Кроме того, инвертор также отвечает за синхронизацию с электросетью, чтобы гарантировать постоянство напряжения и фазы.

3. Контроллер: отвечает за управление выходной мощностью фотоэлектрической системы, предотвращая перезарядку и чрезмерную разрядку батареи, а также обеспечивая безопасную и стабильную работу системы.

4. Аккумуляторная батарея. В фотоэлектрической системе, подключенной к сети, аккумуляторная батарея используется для хранения избыточной электрической энергии для использования, когда солнечной энергии недостаточно. При отсутствии подключения к сети необходимы аккумуляторы, поскольку они могут накапливать электроэнергию для использования ночью или в пасмурные дни.

5. Система кронштейнов: используется для фиксации солнечных панелей и обеспечения того, чтобы панели получали солнечный свет под лучшим углом.

Суть генерации солнечной энергии на самом деле очень проста: она заключается в преобразовании солнечного света в электрическую энергию. Этот процесс достигается за счет «фотоэлектрического эффекта».

Основные принципы работы:

1. Поглощение фотонов. Когда солнечный свет падает на поверхность солнечных элементов (обычно изготовленных из полупроводниковых материалов, таких как кремний), полупроводниковые материалы в ячейках поглощают фотоны (энергетические частицы солнечного света).

2. Генерация электронно-дырочных пар. Поглощенная энергия фотонов заставляет электроны в полупроводниковом материале перепрыгивать из валентной зоны в зону проводимости, тем самым генерируя электронно-дырочные пары в батарее. Эти электроны и дырки являются носителями заряда и могут проводить электричество.

3. Встроенное электрическое поле. В солнечных элементах обычно имеется PN-переход, который представляет собой интерфейс, состоящий из полупроводника P-типа и полупроводника N-типа. В PN-переходе образуется встроенное электрическое поле за счет диффузии и рекомбинации электронов и дырок.

4. Разделение носителей заряда в электрическом поле. Под действием встроенного электрического поля генерируемые электронно-дырочные пары будут разделены. Электроны будут вытеснены в область полупроводника N-типа, а дырки — в область полупроводника P-типа.

5. Формирование разности потенциалов. За счет разделения электронов и дырок на обеих сторонах аккумулятора образуется разность потенциалов, то есть генерируется фотогенерируемое напряжение.

6. Генерация тока. Когда два полюса батареи соединены через внешнюю цепь, электроны будут перетекать из полупроводника N-типа в полупроводник P-типа через цепь, образуя ток.

7. Преобразование в полезную электрическую энергию. Электроны, проходящие через внешнее устройство, могут питать нагрузку или сохраняться в батарее для дальнейшего использования.

Короче говоря, производство фотоэлектрической энергии — это процесс преобразования солнечного света в электрическую энергию с использованием электронных свойств полупроводниковых материалов для генерации разности потенциалов и тока под действием света, тем самым достигая преобразования энергии. Эта технология не требует топлива и не производит загрязнения. Это чистый и возобновляемый способ преобразования энергии.

Если вы заинтересованы в солнечной энергии или рассматриваете возможность установки солнечной энергетической системы, вы можете связаться с нами.