Компанія Solar пояснила фотоелектричну енергетику

Фотоелектричні елементи перетворюють сонячне світло в електрику

Фотоелектричний елемент (PV), який зазвичай називають сонячним елементом, є немеханічним пристроєм, який перетворює сонячне світло безпосередньо в електрику. Деякі фотоелектричні елементи можуть перетворювати штучне світло в електрику.

Фотони переносять сонячну енергію

Сонячне світло складається з фотонів або частинок сонячної енергії. Ці фотони містять різну кількість енергії, що відповідає різним довжинам хвиль

А

Потік електроенергії

Рух електронів, кожен з яких несе негативний заряд, до передньої поверхні клітини створює дисбаланс електричного заряду між передньою та задньою поверхнями клітини. Цей дисбаланс, у свою чергу, створює потенціал напруги, подібний до негативного та позитивного полюсів батареї. Електричні провідники на комірці поглинають електрони. Коли провідники з’єднані в електричному ланцюзі із зовнішнім навантаженням, наприклад акумулятором, у колі протікає електрика.

Ефективність фотоелектричних систем залежить від типу фотоелектричної технології

Ефективність, з якою фотоелектричні елементи перетворюють сонячне світло в електрику, залежить від типу напівпровідникового матеріалу та технології фотоелектричних елементів. Ефективність комерційно доступних фотоелектричних модулів становила в середньому менше 10% у середині 1980-х років, зросла приблизно до 15% до 2015 року, а зараз наближається до 20% для найсучасніших модулів. Експериментальні фотоелектричні елементи та фотоелектричні елементи для нішевих ринків, таких як космічні супутники, досягли ефективності майже 50%.

Як працюють фотоелектричні системи

Фотоелектричний елемент є основним будівельним блоком фотоелектричної системи. Розміри окремих комірок можуть варіюватися від приблизно 0,5 дюйма до приблизно 4 дюймів у поперечнику. Однак один елемент виробляє лише 1-2 Вт, чого достатньо лише для невеликих цілей, наприклад для живлення калькуляторів або наручних годинників.

Фотоелектричні елементи електрично з’єднані в упакованому водонепроникному фотоелектричному модулі або панелі. Фотоелектричні модулі відрізняються за розміром і кількістю електроенергії, яку вони можуть виробляти. Потужність генеруючої електроенергії фотоелектричного модуля збільшується разом із кількістю комірок у модулі або площею поверхні модуля. Фотоелектричні модулі можна з’єднувати в групи, щоб сформувати фотоелектричний масив. Фотоелектричний масив може складатися з двох або сотень фотоелектричних модулів. Кількість фотоелектричних модулів, підключених до фотоелектричної панелі, визначає загальну кількість електроенергії, яку може генерувати матриця.

Фотоелектричні елементи генерують електроенергію постійного струму (DC). Цю електроенергію постійного струму можна використовувати для заряджання акумуляторів, які, у свою чергу, живлять пристрої, що використовують електроенергію постійного струму. Майже вся електроенергія постачається як змінний струм (AC) у системах передачі та розподілу електроенергії. Викликані пристрої

Фотоелектричні елементи та модулі вироблятимуть найбільшу кількість електроенергії, коли вони спрямовані прямо на сонце. Фотоелектричні модулі та масиви можуть використовувати системи стеження, які переміщують модулі, щоб вони постійно були спрямовані до сонця, але ці системи дорогі. Більшість фотоелектричних систем мають модулі у фіксованому положенні з модулями, спрямованими прямо на південь (у північній півкулі – прямо на північ у південній півкулі) і під кутом, який оптимізує фізичні та економічні показники системи.

Сонячні фотоелементи згруповані в панелі (модулі), а панелі можна згрупувати в масиви різних розмірів для виробництва від малих до великих обсягів електроенергії, наприклад, для живлення водяних насосів для водопостачання худоби, для забезпечення електрикою будинків або для комунальних служб. масштабне виробництво електроенергії.

Джерело: Національна лабораторія відновлюваної енергетики (захищено авторським правом)

Застосування фотоелектричних систем

Найменші фотоелектричні системи живлять калькулятори та наручні годинники. Великі системи можуть постачати електроенергію для перекачування води, живлення комунікаційного обладнання, постачання електрики для окремого дому чи підприємства або утворювати великі масиви, які постачають електрику тисячам споживачів електроенергії.

Деякі переваги фотоелектричних систем є

â¢Системи PV можуть постачати електроенергію в місцях, де немає систем розподілу електроенергії (ліній електропередачі), а також вони можуть постачати електроенергію
• Фотоелектричні панелі можна швидко встановити та мати будь-який розмір.
• Вплив фотоелектричних систем на будинки на навколишнє середовище мінімальний.

Джерело: Національна лабораторія відновлюваної енергетики (захищено авторським правом)

Джерело: Національна лабораторія відновлюваної енергетики (захищено авторським правом)

Історія фотовольтаїки

Перший практичний фотоелектричний елемент був розроблений у 1954 році дослідниками Bell Telephone. Починаючи з кінця 1950-х років фотоелектричні елементи використовувалися для живлення космічних супутників США. Наприкінці 1970-х років фотоелектричні панелі забезпечували електроенергією дистанційне або

Управління енергетичної інформації США (EIA) підрахувало, що електроенергія, вироблена на фотоелектричних електростанціях комунального масштабу, зросла з 76 мільйонів кіловат-годин (кВт-год) у 2008 році до 69 мільярдів (кВт-год) у 2019 році. Електростанції комунального масштабу мають щонайменше 1000 кіловат (або один мегават) генеруючої потужності електроенергії. За оцінками EIA, у 2019 році малими фотоелектричними системами, підключеними до мережі, було вироблено 33 мільярди кВт-год, порівняно з 11 мільярдами кВт-год у 2014 році. Малі фотоелектричні системи – це системи, які мають менше ніж один мегават електроенергії. Більшість розташовані на будівлях і іноді називаються