Fotovoltaika edo eguzki-zelula

Definizioa

Fotovoltaiko (PV) zelula bat argia energia elektrikora bihurtzen duen semikonduktoreko gailu bat da. PV zelulak sortzen duen tentsioa erdigarritako argiaren intentsitatean oinarrituta dago. "Fotovoltaiko" terminoa argi ("foto") bidez tentsiora ("voltaiko") heltzeko duten ezaugarriak dituen objektuetatik dator.

Semikonduktoreko materialen elektronak kovalente konexioetan daude. Elektromagnetikoki erdibideak fotonen izeneko partikuletatik osatuta daude. Fotok material semikonduktorekoa uhartzen denean, elektronak energizatzen dira eta hasieran ematen hasten dira.

Energizatutako elektro hauen izena fotoelektron da, eta elektron-emisio fenomenoa fotoelektriko deritzo. Fotovoltaiko zelularen funtzionamendua fotoelektriko efektuan oinarrituta dago.

Fotovoltaiko Zelularen Eraikuntza

Arsenioko, indium, kadmioko, silizioko, selenioko eta galio materialak erabiltzen dira PV zelulen eraikuntzan. Silizioa eta selenioa gehienbat erabiltzen dira zelulen eraikuntzan.

Adibidez, azpian agertzen den silizio fotovoltaiko zelularen egitura hartu:

• Zelularen goiko aldea p-tipo materialen batez bestekoa da, horrela argiak erraz pasatu dezakeela materiala.

• Metalo anilloak p-tipo eta n-tipo materialen inguruan kokatuta daude, hurrenez hurren positiboen eta negatiboen terminalak direla bezala.

Puntualeko PV zelulak monokristalino edo polikristalino semikonduktoreko materialen batekin eginak dira.

Monokristalino zelulak kristal bakarreko ingot batetik mozten dira, polikristalino zelulak aldiz material askoren kristal estrukturarekin eginak dira.

Zelula bakarraren tentsioa eta korrontea oso baxuak dira, ohikoa izanik 0.6V eta 0.8A. Efizientzia handitzeko, zelulak konfigurazio desberdinetan elkartzen dira. Hainbat modu daude PV zelulen elkarteagatik:

PV Zelulen Paralelo Elkarketa

Paralelo konfigurazioan, zelulen tentsioa aldatu gabe mantentzen da, korronte orokorra berriz bikoiztuko da (edo zelulen kopuruaren arabera proportzionalki handituko da). Paralelo elkartako PV zelulen karakteristika-kurba azpian agertzen da.

PV Zelulen Serie-Paralelo Elkarketa

Serie-paralelo konfigurazioan, tentsioa eta korrontea proportzionalki handitzen dira. Energi solairako panelak arrazoian cell-en kombinazio honetan eginak dira, indarraren irteera altuago lortzeko.

Energia solairako modulu bat individual solairako zelulen elkarreketa bidez sortzen da. Modulu anitzen bilduma energia solairako panela deitzen da.

PV Zelularen Funtzionamendua

Argiak semikonduktoreko materiala uhartzean, pasatzea edo islaeztea ahal izan daiteke. PV zelulak semikonduktoreko materialen gainean eginak dira—material hauek ez dira perfektu konduktoreok eta ez insuladoreok. Ezaugarri hau horiek argienergiari elektrikorantz bihurtzean oso efizienteak egiten ditu.

Semikonduktoreak argia absorbitzen duenean, elektronak hasieran ematen hasten dira. Argiak fotonen izeneko energia pakete txikiak osatuta daude. Elektronak fotonoak absorbitzen dituzte, energizatzen dira eta materialaren barruan mugimenduan hasten dira. Barneko elektriko eremuak partikulu horiek norabide jakin batean mugitzeko behartzen ditu, korrontea sortuz. Metalo elektrodenak semikonduktorean korrontea kanpo bidaltzeko aukera ematen diote.

Azpian agertzen den irudia silizio PV zelula bat resistibo karga bati lotuta du. Zelula P-tipo eta N-tipo semikonduktoreko geruza bihedatzen dira PN elkarketa bat osatzeko.

Elkarketa P-tipo eta N-tipo materialen arteko interfazea da. Argiak elkarketa gainean uzten denean, elektronak eremuen artean mugitzen hasten dira.
Nola Instalatzen Dirudi Solairako Zelulak Energia Solairako Planta Batean?
Gehienezko indarra puntuan jarraitzaileak (MPPT), inbertsor, karga kontrolagailuak eta bateriak erabiltzen dira argi-solairako tentsiora bihurtzeko.

Gehienezko Indarra Puntuan Jarraitzailea (MPPT)

MPPT digital kontrolagailu berezia da, eguzkia jarraitzen duena. PV zelulen efizientzia eguzkiaren intentsitatean oinarrituta dago, intentsitatea eguzkia birulatzean aldatzen denez, MPPTk panelaren orientazioa doitu egiten du argi-absorbtsioa eta indarra maximizatzeko.

Karga Kontrolagailua

Karga kontrolagailuak panel solairatik jasotako tentsioa regulatzen du eta bateria gain-kargatzea edo tentsio-altuak saihestu, segurtasuna eta efizientzia energya gordeko du.

Inbertsorea

Inbertsorea paneletatik datorkitzen diren korronte zuzena (DC) korronte alternatibora (AC) bihurtzen du, tresna estandarrak AC behar dituztelako.