Glavni principi i prednosti fotonaponske proizvodnje električne energije

Fotonaponska proizvodnja energije je tehnologija koja izravno pretvara svjetlosnu energiju u električnu koristeći fotonaponski učinak na poluvodičkom sučelju. Uglavnom se sastoji od tri dijela: solarnih panela, kontrolera i pretvarača. Glavne komponente su elektroničke komponente. Nakon što se solarne ćelije povežu u seriju, mogu se pakirati i zaštititi u module solarnih ćelija velike površine, koji se zatim mogu kombinirati s regulatorima snage i drugim komponentama u fotonaponske uređaje za proizvodnju energije.

Glavni princip fotonaponske proizvodnje energije je fotoelektrični učinak poluvodiča. Kada fotoni ozrače metal, njihovu energiju mogu potpuno apsorbirati elektroni u metalu. Energija koju apsorbiraju elektroni dovoljno je velika da nadvlada Coulombovu silu unutar atoma metala kako bi izvršila rad, te pobjegla s površine metala i postala fotoelektroni. Atomi silicija imaju četiri vanjska elektrona. Ako je čisti silicij dopiran atomima s pet vanjskih elektrona, kao što su atomi fosfora, on postaje poluvodič N-tipa. Ako je čisti silicij dopiran atomima s tri vanjska elektrona, kao što su atomi bora, on tvori poluvodič P-tipa. Kada se spoje P-tip i N-tip, kontaktna površina će formirati razliku potencijala, postajući solarna ćelija. Kada sunčeva svjetlost obasjava pn spoj, struja teče sa strane P-tipa na stranu N-tipa, stvarajući struju.

Fotoelektrični efekt je važan i magičan fenomen u fizici. Pod zračenjem elektromagnetskih valova iznad određene frekvencije (poznate kao granična frekvencija), elektroni u određenim tvarima apsorbiraju energiju i izlaze stvarajući električnu struju, poznatu kao fotoelektrična. Shematski dijagram fotonaponske proizvodnje energije pokazuje da se polikristalni silicij prerađuje u silicijske pločice kroz postupke kao što su lijevanje ingota, lomljenje ingota i rezanje. Dopiranje i difuzija tragova bora, fosfora, itd. Na silicijskoj ploči će se formirati pn spoj. Zatim se putem sitotiska fino pripremljena srebrna pasta otisne na silikonsku pločicu kako bi oblikovala rešetkaste linije. Nakon sinteriranja, također se izrađuje u stražnju elektrodu, a na površinu se nanosi antirefleksni premaz s mrežnim linijama za izradu baterijskih ćelija. Baterija je raspoređena i kombinirana u modul baterije, tvoreći veliku tiskanu ploču. Tipično, komponente su okružene aluminijskim okvirom, sa staklenim pokrovom na prednjoj strani i elektrodama na stražnjoj strani. S komponentama baterije i drugom pomoćnom opremom može se formirati sustav za proizvodnju električne energije. Za pretvaranje istosmjerne struje u izmjeničnu potrebno je ugraditi pretvarač. Nakon proizvodnje energije, može se pohraniti u baterije ili unijeti u javnu električnu mrežu. U troškovima sustava za proizvodnju električne energije komponente baterija čine približno 50%, dok pretvarači struje, troškovi instalacije, ostale pomoćne komponente i ostali troškovi čine dodatnih 50%.