Galvenie fotoelektriskās enerģijas ražošanas principi un priekšrocības

Fotoelementu enerģijas ražošana ir tehnoloģija, kas tieši pārvērš gaismas enerģiju elektroenerģijā, izmantojot fotoelektrisko efektu pusvadītāju saskarnē. Tas galvenokārt sastāv no trim daļām: saules paneļiem, kontrolleriem un invertoriem. Galvenās sastāvdaļas ir elektroniskās sastāvdaļas. Pēc tam, kad saules baterijas ir savienotas virknē, tās var iesaiņot un aizsargāt, veidojot liela laukuma saules bateriju moduļus, kurus pēc tam var apvienot ar jaudas kontrolieriem un citiem komponentiem, veidojot fotoelektriskās enerģijas ražošanas ierīces.

Galvenais fotoelektriskās enerģijas ražošanas princips ir pusvadītāju fotoelektriskais efekts. Kad fotoni apstaro metālu, to enerģiju var pilnībā absorbēt metālā esošie elektroni. Elektronu absorbētā enerģija ir pietiekami liela, lai pārvarētu Kulona spēku metāla atomos, lai veiktu darbu, un izkļūtu no metāla virsmas, lai kļūtu par fotoelektroniem. Silīcija atomiem ir četri ārējie elektroni. Ja tīru silīciju leģē ar atomiem ar pieciem ārējiem elektroniem, piemēram, fosfora atomiem, tas kļūst par N tipa pusvadītāju. Ja tīrs silīcijs ir leģēts ar atomiem ar trim ārējiem elektroniem, piemēram, bora atomiem, tas veido P tipa pusvadītāju. Apvienojot P-tipu un N-tipu, saskares virsma veidos potenciālu starpību, kļūstot par saules bateriju. Kad saules gaisma apspīd pn krustojumu, strāva plūst no P veida puses uz N veida pusi, veidojot strāvu.

Fotoelektriskais efekts ir svarīga un maģiska parādība fizikā. Apstarojot elektromagnētiskos viļņus virs noteiktas frekvences (pazīstama kā robežfrekvence), elektroni noteiktās vielās absorbē enerģiju un izplūst, veidojot elektrisko strāvu, ko sauc par fotoelektrisku. Fotoelektriskās enerģijas ražošanas shematiskā diagramma parāda, ka polikristāliskais silīcijs tiek pārstrādāts silīcija plāksnēs, izmantojot tādus procesus kā lietņu liešana, stieņu laušana un sagriešana. Bora, fosfora uc dopinga daudzums un difūzija. Uz silīcija plāksnītes izveidosies pn savienojums. Pēc tam, izmantojot sietspiedi, smalki sagatavotā sudraba pasta tiek uzdrukāta uz silīcija vafeles, veidojot režģa līnijas. Pēc saķepināšanas no tā tiek izgatavots arī aizmugurējais elektrods, un uz virsmas ir pārklāts pretatstarojošs pārklājums ar režģa līnijām, lai izveidotu akumulatora elementus. Akumulators ir sakārtots un apvienots, veidojot akumulatora moduli, veidojot lielu shēmas plati. Parasti komponentus ieskauj alumīnija rāmis ar stikla pārklājumu priekšpusē un elektrodiem aizmugurē. Ar akumulatora komponentiem un citām palīgierīcēm var izveidot elektroenerģijas ražošanas sistēmu. Lai līdzstrāvu pārvērstu maiņstrāvā, ir nepieciešams uzstādīt invertoru. Pēc elektroenerģijas ražošanas to var uzglabāt akumulatoros vai ievadīt publiskajā elektrotīklā. Enerģijas ražošanas sistēmu izmaksās akumulatoru komponenti veido aptuveni 50%, savukārt strāvas pārveidotāji, uzstādīšanas izmaksas, citas palīgkomponentes un citas izmaksas veido papildu 50%.