Cellula photovoltaica vel solaris

Definitio

Cellula photovoltaica (PV) est dispositivum semiconductoris quod lumen in energiam electricam convertit. Tensio a cellula PV inducitur dependet a intensitate luminis incidentis. Terminum "photovoltaicus" origo habet ex eius capacitate tensionem ("voltaicus") per lumen ("photo") generare.

In materialibus semiconductoribus, electrona sunt ligata per vincula covalentia. Radiatio electromagnetica constat ex minutis particulis energiae nominatis photonibus. Quando photonibus impingunt in materiale semiconductorem, electrona excitantur et incipiunt emitti.

Haec electrona excitata photoelectrona nominantur, et phenomenon emissionis electronarum effectus photoelectricus dicitur. Operatio cellulae photovoltaicae super effectu photoelectrico fundatur.

Constructio Cellulae Photovoltaicae

Materialia semiconductoria ut arsenidum, indium, cadmium, silicium, selenium, et gallium ad faciendas cellulas PV utuntur. Silicium et selenium maxime ad constructas cellulas utuntur.

Exempli gratia, vide structuram cellulae photovoltaicae silicium:

• Superficies superior cellulae ex tenui strato materialis p-typus fit ut lumen facile in materiale intrare possit.

• Anuli metallici ponuntur circa materialia p-typus et n-typus, qui tanquam terminales positivi et negativi outputi funguntur.

Cellulae PV singulae ex materialibus semiconductoriis monocrystallinis vel polycrystallinis fiunt.

Cellulae monocrystallinae ab ingotum crystallinum unicum deciduntur, dum cellulae polycrystallinae ex materialibus cum pluribus structuris crystallinis producuntur.

Tensio et currentus cellulae singulae valde parvi sunt, saepius circa 0.6V et 0.8A respectiva. Ad efficaciam augmentandam, cellulae variis configurationibus combinantur. Sunt tres methodi principes ad cellulas PV connectendas:

Combinatio Parallelorum Cellularum PV

In configuratione parallela, tensio per cellulas immutata manet, dum totalis currentus duplicatur (vel proportionaliter secundum numerum cellularum crescit). Curva characteristicum cellularum PV parallelorum connectarum infra ostenditur.

Combinatio Series-Parallelorum Cellularum PV

In configuratione series-parallelorum, tam tensio quam currentus proportionaliter crescunt. Panes solares saepius hanc combinationem cellularum ad maiorem potentiam outputi consequendi construuntur.

Modulus solaris creatur per connectionem cellularum solarium singularum. Assemblagium pluralium modularum solarium panel solaris nominatur.

Operatio Cellulae PV

Cum lumen impingit in materiale semiconductorem, potest aut transire aut reflecti. Cellulae PV ex semiconductores—materialibus quae neque perfecti conductores nec insulatori sunt—fiunt. Haec proprietas eas valde efficientes reddit ad conversionem energiae luminis in energiam electricam.

Cum semiconductor absorbet lumen, electrona sua incipiunt emittere. Hoc contingit quia lumen constat ex minutis packetibus energiae nominatis photonibus. Cum electrona absorbeant photonas, excitantur et incipiunt moveri intra materiale. Campum electricum internum hos particulas cogit in unam directionem moveri, currentem generans. Electrodes metallicae in semiconductore permittunt currentem fluere.

Figura infra depicta cellula PV silicium ad onus resistivum connectam ostendit. Cellula constat ex stratis semiconductoricis P-typus et N-typus iunctis ad formandam iunctionem PN.

Iunctio est interficium inter materialia p-typus et n-typus. Cum lumen impingit in iunctionem, electrona incipiunt moveri ab una regione ad aliam.
Quomodo Installantur Cellulae Solares in Planta Energiae Solaris?
Instrumenta ut trackers puncti maximae potentiae (MPPTs), inversores, controllers caricae, et baterias ad conversionem radiationis solaris in tensionem electricam utuntur.

Tracker Puncti Maximae Potentiae (MPPT)

MPPT est controller digitalis specialis qui positionem solis sequitur. Quoniam efficacia cellulae PV dependet a intensitate luminis solaris, quae variat per diem propter rotationem terrae, MPPTs orientamentum panelis adimmutant ad absorptionem luminis et output potentiae maximizandum.

Controller Caricae

Controller caricae regulat tensionem a pane solari et praeventit overcharging aut overvoltage bateriae, securitatem et efficientiam storage energiae assecurans.

Inversor

Inversor convertit currentem directum (DC) a panelibus in currentem alternatum (AC) pro usu cum apparatibus standardis, qui saepius AC requirunt.