Fotocelulo aŭ Suna Celulo
Difino
Fotovoltaika (PV) cela estas duonkondukanta aparato, kiu konvertas lumon al elektra energio. La induktita voltaĝo de la PV-celo dependas de la intensitato de la incidenta lumo. La termino "fotovoltaika" origxas pro sia kapablo generi voltaĝon ("voltaika") per lumo ("foto").
En duonkonduktaj materialoj, elektronoj estas ligitaj per kovalentaj ligoj. Elektromagnetaj radiadoj konsistas el etaj energiapaketoj nomitaj fotonoj. Kiam fotonoj frapas la duonkonduktan materialon, elektronoj ekenergiigas kaj komencas emiti.
Tiuj energiigitaj elektronoj estas konataj kiel fotoelektronoj, kaj la fenomeno de elektronemito estas nomita fotoelektra efekto. La funkcio de fotovoltaika celo baziĝas sur la fotoelektra efekto.
Konstruo de Fotovoltaika Celo
Duonkonduktaj materialoj, kiel arsenido, indio, kadmio, silicio, selenio, kaj galio, estas uzitaj por fari PV-celojn. Silicio kaj selenio plejparte estas uzitaj por konstrui la celojn.
Konsideru la strukturon de siliciuma fotovoltaika celo montritan sube kiel ekzemplo:
Unuopaj PV-celoj estas faritaj el unukristalaj aŭ polikristalaj duonkonduktaj materialoj.
Unukristalaj celoj estas tranĉitaj el ununura kristala lingoto, dum polikristalaj celoj estas produktitaj el materialoj kun multaj kristalaj strukturoj.
La eliga voltaĝo kaj kuranto de unuopaj celoj estas tre malaltaj, tipike ĉirkaŭ 0.6V kaj 0.8A respektive. Por plibonigi efektivecon, celoj estas kombinitaj en diversaj konfiguracioj. Estas tri ĉefaj metodoj por konekti PV-celojn:
Paralela Kombinaĵo de PV-Celoj
En paralela konfiguracio, la voltaĝo trans la celoj restas senŝanĝa, dum la totala kuranto duobliĝas (aŭ proporcie pligrandigas kun la nombro de celoj). La karakteriza kurbo de paralele konektitaj PV-celoj estas montrita sube.
Serio-Paralela Kombinaĵo de PV-Celoj
En serio-paralela konfiguracio, ambaŭ la voltaĝo kaj la kuranto pligrandigas proporcie. Sunpaneloj estas tipike konstruitaj uzante ĉi tiun kombinaĵon de celoj por atingi pli altan potenca eligon.
Sunmodulo estas kreita konektante individuajn suncelojn. La assemblo de pluraj sunmoduloj estas referita kiel sunpanelo.
Funkciado de PV-Celo
Kiam lumo frapas duonkonduktan materialon, ĝi povas aŭ pasi tra aŭ esti reflektita. PV-celoj estas faritaj el duonkonduktantoj—materialoj, kiuj ne estas perfektaj konduktantoj nek izoliloj. Tiu eco igas ilin tre efikajn konverti lumenergion al elektra energio.
Kiam la duonkonduktanto absorbas lumon, ĝiaj elektronoj komencas emiti. Tio okazas ĉar lumo konsistas el etaj energiapaketoj nomitaj fotonoj. Kiam elektronoj absorbas fotonojn, ili iĝas energiigitaj kaj komencas moviĝi ene de la materialo. Interna elektra kampo forigas tiujn partiklojn moviĝi en unu direkto, generante kuranton. Metalaj elektrodoj sur la duonkonduktanto permesas al la kuranto fluadi el.
La figuro sube montras siliciuman PV-celon konektitan al rezista ŝargo. La celo konsistas el P-tipa kaj N-tipa duonkonduktaj tavoloj kunigitaj por formi PN-junkcion.
La junkcio estas la interfaso inter la p-tipa kaj n-tipa materialoj. Kiam lumo falas sur la junkcion, elektronoj komencas moviĝi de unu regiono al alia.
Kiel Sunceloj estas Instalitaj en Sunpotenco?
Aparatoj kiel maksimuma potenca punkta sekvejoj (MPPTs), inversiloj, ŝargreguliloj, kaj akumuloj estas uzitaj por konverti sunradiadon al elektra voltaĝo.
Maksimuma Potenca Punkta Sekvejo (MPPT)
MPPT estas speciala cifereca regilo, kiu sekvas la pozicion de la suno. Ĉar la efektiveco de PV-celo dependas de la intensitato de la sunlumo, kiu varias dum la tago pro la rotacio de la Tero, MPPTs adaptas la orientiĝon de la panelo por maksimumigi lumabsorbon kaj potenckelason.
Ŝargregulilo
Ŝargregulilo regulas la voltaĝon de la sunpanelo kaj evitas superŝargon aŭ supervoltaĝon de la akumulo, certigante sekuran kaj efikan energian stokadon.
Inversilo
Inversilo konvertas rekta kuranton (DC) de la paneloj al alternanta kuranto (AC) por uzo kun normaj aparatoj, kiuj kutime bezonas AC-potencon.
