Glavni principi i prednosti fotonaponske proizvodnje energije

Proizvodnja fotonaponske energije je tehnologija koja direktno pretvara svjetlosnu energiju u električnu koristeći fotonaponski efekat na sučelju poluvodiča. Uglavnom se sastoji od tri dijela: solarnih panela, kontrolera i invertera. Glavne komponente su elektronske komponente. Nakon što se solarne ćelije povežu u seriju, one se mogu pakirati i zaštititi kako bi se formirali moduli solarnih ćelija velike površine, koji se zatim mogu kombinirati s regulatorima snage i drugim komponentama kako bi se formirali fotonaponski uređaji za proizvodnju energije.

Glavni princip fotonaponske proizvodnje energije je fotoelektrični efekat poluprovodnika. Kada fotoni zrače metal, njihova energija može biti potpuno apsorbirana od strane elektrona u metalu. Energija koju apsorbiraju elektroni dovoljno je velika da savlada Kulonovu silu unutar atoma metala da izvrši rad i pobjegne s površine metala i postane fotoelektroni. Atomi silicijuma imaju četiri vanjska elektrona. Ako se čisti silicijum dopira atomima sa pet spoljnih elektrona, kao što su atomi fosfora, on postaje poluprovodnik N-tipa. Ako je čisti silicijum dopiran atomima sa tri vanjska elektrona, kao što su atomi bora, on formira poluvodič P-tipa. Kada se P-tip i N-tip spoje zajedno, kontaktna površina će formirati potencijalnu razliku, postajući solarna ćelija. Kada sunčeva svjetlost obasjava pn spoj, struja teče sa strane P-tipa na stranu N-tipa, formirajući struju.

Fotoelektrični efekat je važan i magičan fenomen u fizici. Pod zračenjem elektromagnetnih talasa iznad određene frekvencije (poznate kao granična frekvencija), elektroni u određenim supstancama apsorbuju energiju i izlaze da formiraju električnu struju, poznatu kao fotoelektrična. Šematski dijagram fotonaponske proizvodnje električne energije pokazuje da se polikristalni silicijum prerađuje u silikonske pločice kroz procese kao što su livenje ingota, lomljenje ingota i rezanje. Doping i difuzija tragova bora, fosfora, itd. Na silikonskoj pločici će se formirati pn spoj. Zatim, putem sitoštampe, fino pripremljena srebrna pasta se štampa na silikonskoj pločici da bi se formirale linije mreže. Nakon sinteriranja, također se izrađuje u stražnju elektrodu, a antireflektivni premaz je premazan na površini mrežastim linijama kako bi se napravile ćelije baterije. Baterija je raspoređena i kombinovana da formira baterijski modul, formirajući veliku ploču. Obično su komponente okružene aluminijskim okvirom, sa staklenim poklopcem na prednjoj strani i elektrodama na stražnjoj strani. Sa komponentama baterija i drugom pomoćnom opremom može se formirati sistem za proizvodnju energije. Da bi se jednosmjerna struja pretvorila u naizmjeničnu, potrebno je ugraditi inverter. Nakon proizvodnje električne energije, može se pohraniti u baterije ili unijeti u javnu električnu mrežu. U troškovima sistema za proizvodnju električne energije, komponente baterija čine oko 50%, dok pretvarači struje, troškovi instalacije, ostalih pomoćnih komponenti i ostali troškovi čine dodatnih 50%.