De viktigaste principerna och fördelarna med solceller

Fotovoltaisk kraftgenerering är en teknik som direkt omvandlar ljusenergi till elektricitet med hjälp av den fotovoltaiska effekten vid halvledargränssnittet. Den består huvudsakligen av tre delar: solpaneler, styrenheter och växelriktare. Huvudkomponenterna är elektroniska komponenter. Efter att solcellerna har kopplats i serie kan de paketeras och skyddas för att bilda solcellsmoduler med stor yta, som sedan kan kombineras med strömkontroller och andra komponenter för att bilda fotovoltaiska kraftgenereringsenheter.

Huvudprincipen för fotovoltaisk kraftgenerering är den fotoelektriska effekten av halvledare. När fotoner bestrålar en metall kan deras energi absorberas helt av elektronerna i metallen. Energin som absorberas av elektroner är tillräckligt stor för att övervinna Coulomb-kraften inuti metallatomer för att utföra arbete och fly från metallytan för att bli fotoelektroner. Kiselatomer har fyra yttre elektroner. Om rent kisel dopas med atomer med fem yttre elektroner, såsom fosforatomer, blir det en halvledare av N-typ. Om rent kisel är dopat med atomer med tre externa elektroner, såsom boratomer, bildar det en halvledare av P-typ. När P-typ och N-typ kombineras kommer kontaktytan att bilda en potentialskillnad och bli en solcell. När solljus skiner på pn-övergången flyter strömmen från P-sidan till N-sidan och bildar en ström.

Den fotoelektriska effekten är ett viktigt och magiskt fenomen inom fysiken. Under bestrålning av elektromagnetiska vågor över en viss frekvens (känd som gränsfrekvensen), absorberar elektroner i vissa ämnen energi och försvinner för att bilda en elektrisk ström, känd som fotoelektrisk. Det schematiska diagrammet över fotovoltaisk kraftgenerering visar att polykristallint kisel bearbetas till kiselskivor genom processer som götgjutning, götbrytning och skivning. Doping och diffusion av spårmängder av bor, fosfor etc. En pn-övergång kommer att bildas på kiselskivan. Sedan, genom screentryck, trycks den fint preparerade silverpastan på kiselskivan för att bilda rutnätslinjer. Efter sintring görs den också till en bakre elektrod, och en antireflekterande beläggning är belagd på ytan med rutnät för att göra battericeller. Batteriet är arrangerat och kombinerat för att bilda en batterimodul, som bildar ett stort kretskort. Vanligtvis är komponenterna omgivna av en aluminiumram, med glasskydd på framsidan och elektroder på baksidan. Med batterikomponenter och annan hjälputrustning kan ett kraftgenereringssystem bildas. För att omvandla likström till växelström är det nödvändigt att installera en växelriktare. Efter elproduktion kan den lagras i batterier eller matas in i det allmänna elnätet. I kostnaden för kraftgenereringssystem står batterikomponenter för cirka 50 %, medan strömomvandlare, installationskostnader, andra hjälpkomponenter och andra kostnader står för ytterligare 50 %.