Kā fotoelektriskās šūnas pārvērš saules gaismu elektrībā?

Saules enerģija ir zaļās revolūcijas priekšgalā. Ja apsverat savā mājā uzstādīt saules fotoelementu (PV) sistēmu, jums nav jāzina, kā darbojas PV elementi. Jūsu saules enerģijas darbuzņēmējs zina sīkāku informāciju un zina, kāda veida paneļus izmantot konkrētajā lietojumprogrammā.

Taču PV sistēmas maksā daudz naudas, un klienti parasti ir ieinteresēti uzzināt pēc iespējas vairāk par detaļām. Jo vairāk jūs sapratīsit, jo labāks būs jūsu lēmumu pieņemšanas process.

Standarta PV šūna ir plāns pusvadītāju sviestmaize ar diviem ļoti attīrīta silīcija slāņiem. Fotoelementu bloki ir nekas vairāk kā milzīgas savstarpēji savienotu pusvadītāju sviestmaižu matricas. Izmantojamās PV sistēmas ietvēra visu veidu aprīkojumu, kas pasargā lietotāju no elektriskās strāvas trieciena, uzglabā elektroenerģiju akumulatoru bankās un pārvērš līdzstrāvu (DC) maiņstrāvā (AC), ko cilvēki izmanto savās mājās. Taču katras sistēmas pamatā ir vienkāršs pārveidošanas process.

Fotoelements maina gaismu elektrībā.

Pamata šūna ir aptuveni 1/100 collas bieza, ar plašu virsmas laukumu klāstu. Tipisks kalpošanas laiks ir vairāk nekā 25 gadi, un ir elementi, kas ir droši ražojuši elektroenerģiju vairāk nekā 40 gadus. Šī ilgmūžība galu galā ir saistīta ar pārklājumiem un rāmja konstrukcijām, kas aizsargā šūnas.

Modulis ir atsevišķu elementu komplekts, kas savienots virknē un paralēli, lai nodrošinātu optimālu veiktspēju.

Virknes savienojumā spriegums ir aditīvs, savukārt paralēlā savienojumā strāva ir aditīva.

Tipiska PV šūna rada apmēram pusvoltu elektrisko jaudu. Ja 36 PV šūnas ir savienotas virknē, rezultāts ir 18 voltu modulis. Modulis vai panelis ir vairākas atsevišķas šūnas, kas ir savstarpēji savienotas un ievietotas gatavajā produktā. Tipisks PV modulis, kas paredzēts dzīvojamo māju lietojumprogrammai, ir aptuveni 2,5 x 5 pēdas zilganā vai melnā krāsā. Rāmji ir vai nu alumīnija krāsā, vai melni, un pēdējos mūsdienās lielākoties izvēlas lielākā daļa māju īpašnieku (tie vienkārši izskatās labāk).

Ir iespējams sasniegt plašu sprieguma un strāvas izvadu diapazonu atkarībā no tā, kā atsevišķas šūnas ir savienotas kopā. Jaudas daudzums, ko modulis var ražot, ir atkarīgs no kopējās virsmas laukuma, kā arī no saules gaismas daudzuma, kas skar moduli.

Tipiski moduļi ir taisnstūrveida, un tie ir pieejami dažādos izmēros un konfigurācijās. Mazie moduļi (tādi, ko izmanto rokas kalkulatoros) nodrošina mazāk nekā vienu vatu jaudas, savukārt tipisks dzīvojamais modulis ražo aptuveni 200 vatus, vairāk vai mazāk.

Moduļus raksturo:

• Šūnas materiāls vai izmantotā silīcija procesa veids

• Stiklojuma materiāls

• Rāmis un elektriskie pieslēgumi

Šūnas vissvarīgākā iezīme ir silīcija struktūras sastāvs. Atsevišķas kristāliskas šūnas var tikt ielietas vairāku kristālu lietņā. Vai arī kristāliskie materiāli var tikt nogulsnēti kā plāna plēve, ko sauc par amorfu silīciju .

Atsevišķas silīcija plāksnes, ko izmanto PV elementu ražošanai, ir iestrādātas ar metāla kontaktiem (vadiem). Šūnas ir pārklātas ar pretatspīdumu materiālu, lai katrā šūnā tiktu absorbēts maksimālais saules gaismas daudzums.

Atsevišķas kristāliskas šūnas ir efektīvākas nekā polikristāliskas, jo polikristāliskajās šūnās starpgraudu robežas rada pretestību strāvas plūsmai (kas patērē enerģiju). Amorfā silīcija ražošana ir daudz lētāka, taču tā ir tikai aptuveni uz pusi mazāk efektīva, pārvēršot saules gaismu izmantojamā elektroenerģijā. Praktiski tas nozīmē, ka amorfai sistēmai ir nepieciešams divreiz lielāks virsmas laukums, lai izvadītu tādu pašu jaudas daudzumu. Atkarībā no pieejamā virsmas laukuma tā var būt problēma vai arī nebūt. Lielākajā daļā dzīvojamo māju piemērota jumta platība ir ierobežota, tāpēc efektivitāte ir svarīgs faktors.