תא פוטו-וולטאי או תא סולרי

הגדרה

תא פוטו-וולטאי (PV) הוא מכשיר חצי מוליך הממיר אור לאנרגיה חשמלית. המתח המושרה על ידי תא ה-PV תלוי בעוצמת האור הנכנס. המונח "פוטו-וולטאי" נגזר מיכולתו לייצר מתח ("וולטי") באמצעות אור ("פוטו").

בחומרים חצי מוליכים, אלקטרונים קשורים בקשרים קוולנטים. קרינת אלקטרומגנטית מורכבת מאנרגיה חלקיקים קטנים המכונה פוטונים. כאשר פוטונים פוגעים בחומר החצי מוליך, האלקטרונים מתעכלים ומתחילים להתפצל.

אלקטרונים אלה שנשאלו אנרגיה מכונים פוטואלקטרונים, והופעה של שחרור אלקטרונים מכונה אפקט הפוטואלקטרי. פעולת תא פוטו-וולטאי מתבססת על אפקט הפוטואלקטרי.

בניית תא פוטו-וולטאי

חומרים חצי מוליכים כגון ארסניד, אינדיום,隔断继续 镉、硅、硒和镓等半导体材料用于制造光伏电池。硅和硒主要用于构建这些电池。 以硅光伏电池的结构为例： - 电池的上表面由一层薄的p型材料制成，以便光线可以轻松进入材料。 - p型和n型材料周围放置了金属环，分别作为它们的正极和负极输出端子。 单个光伏电池可以由单晶或多晶半导体材料制成。 单晶电池是从单个晶体锭中切片而成的，而多晶电池则是由具有多个晶体结构的材料制成的。 单个电池的输出电压和电流相当低，通常分别为0.6V和0.8A。为了提高效率，电池以各种配置组合在一起。连接光伏电池主要有三种方法： 并联连接光伏电池 在并联配置中，电池之间的电压保持不变，而总电流翻倍（或按电池数量成比例增加）。并联连接的光伏电池的特性曲线如下所示。 串并联结合的光伏电池 在串并联配置中，电压和电流都成比例增加。太阳能板通常使用这种电池组合来实现更高的功率输出。 太阳能模块是由单独的太阳能电池连接而成的。多个太阳能模块的组装称为太阳能板。 光伏电池的工作原理 当光线照射到半导体材料上时，它要么穿透要么反射。光伏电池由半导体材料制成——既不是完美的导体也不是绝缘体。这种特性使它们能够高效地将光能转化为电能。 当半导体吸收光线时，其电子开始发射。这是因为光由称为光子的小能量包组成。当电子吸收光子时，它们变得充满能量并在材料内部移动。内部电场迫使这些粒子朝一个方向移动，从而产生电流。半导体上的金属电极允许电流流出。 下图描绘了一个连接到电阻负载的硅光伏电池。该电池由P型和N型半导体层组成，形成PN结。 结是p型和n型材料之间的界面。当光线落在结上时，电子开始从一个区域移动到另一个区域。 **太阳能电池如何安装在太阳能发电厂中？** 最大功率点跟踪器（MPPT）、逆变器、充电控制器和电池等设备用于将太阳辐射转换为电能。 **最大功率点跟踪器（MPPT）** MPPT是一种专门的数字控制器，用于跟踪太阳的位置。由于光伏电池的效率取决于太阳光强度，而太阳光强度因地球自转而在一天中不断变化，因此MPPT会调整面板的方向以最大化光吸收和功率输出。 **充电控制器** 充电控制器调节来自太阳能板的电压，防止电池过充或过压，确保安全高效的能量存储。 **逆变器** 逆变器将面板产生的直流电（DC）转换为交流电（AC），供标准电器使用，这些电器通常需要交流电。