Фотолеќа или сончеви ќелии

Дефиниција

Фотолевче (PV) е полупроводлив уред кој го претвара светлината во електрична енергија. Напонот индуциран од PV левчето зависи од интензитетот на падната светлина. Терминот „фотолевче“ потекнува од неговата способност да генерира напон („voltaički“) преку светлина („foto“).

Во полупроводливи материјали, електроните се врзани со ковалентни врски. Електромагнетната радијација се состои од мали енергетски честички наречени фотони. Кога фотоните ударат во полупроводлив материјал, електроните се енергиразираат и започнуваат да се испуштаат.

Овие енергиразирани електрони се нарекуваат фотоелектрони, а феноменот на испуштање на електрони се нарекува фотоелектричен ефект. Функционирањето на фотолевче зависи од фотоелектричниот ефект.

Конструкција на фотолевче

За правење на PV левчица се користат полупроводливи материјали како арсенид, индиум, кадмиум, силициум, селениум и галиум. Силициумот и селениумот најчесто се користат за конструирање на левчиците.

Земете ја структурата на силициумско фотолевче што е прикажана подолу како пример:

• Горната површина на левчето е направена од тен слој на p-тип материјал така што светлината може лесно да влезе во материјалот.

• Метални прстени се поставуваат околу p-тип и n-тип материјали, кои служат како нивните позитивни и негативни излезните терминали соодветно.

Единаесни PV левчици се прават од моно kristalni или поли kristalni полупроводливи материјали.

Моно kristalnite левчици се исечени од еден kristalen ингот, додека поли kristalnite левчици се производат од материјали со многу kristalni структури.

Излезните напон и стрuja на единаесната ќелија се доста ниски, типично околу 0.6V и 0.8A соодветно. За да се подобри ефикасноста, левчиците се комбинираат во различни конфигурации. Постојат три основни методи за поврзување на PV левчици:

Паралелна комбинација на PV левчици

Во паралелна конфигурација, напонот над левчиците останува непроменет, додека целокупната struja се подвојува (или се зголемува пропорционално со бројот на левчици). Карактеристичката крива на паралелно поврзани PV левчици е прикажана подолу.

Сериjsко-паралелна комбинација на PV левчици

Во сериjsко-паралелна конфигурација, напонот и strujata се зголемуваат пропорционално. Солнечните панели типично се конструираат користејќи оваа комбинација на левчици за постигнување на поголема енергенска производна.

Солнечки модул се создава со поврзување на поединечни солнечки левчици. Асоцијацијата на повеќе солнечки модули се нарекува солнечка панел.

Функционирање на PV левче

Кога светлината удара полупроводлив материјал, може да мине низ него или да се рефлектира. PV левчиците се направени од полупроводливи материјали - материјали кои не се ни перфектни проводници, ни изолатори. Оваа својство ги прави високо ефикасни во претварање на светлинската енергија во електрична енергија.

Кога полупроводникот го апсорбира светлината, неговите електрони започнуваат да се испуштаат. Ова се случува затоа што светлината се состои од мали енергетски пакети наречени фотони. Кога електроните ги апсорбираат фотоните, стануваат енергиразирани и започнуваат да се движеат во материјалот. Внатрешното електрично поле ги присилува овие честички да се движеат во една насока, генерирајќи struj. Металните електроди на полупроводника дозволуваат на strujata да текне навон.

Цртежот подолу приказува силициумско PV левче поврзано со резистивна опрема. Левчето се состои од P-тип и N-тип слоеви на полупроводник кои се споени за да формираат PN јазол.

Јазолот е интерфејс меѓу p-тип и n-тип материјали. Кога светлината падне на јазолот, електроните започнуваат да се движеат од една област во друга.
Како се инсталираат солнечките левчици во солнечна електростанција?
Уреди како максимални точкови за праќачи (MPPT), инвертори, контролери за наелектричување и батерији се користат за претварање на солнечната радијација во електрична напон.

Максимален точков праќач (MPPT)

MPPT е специјализиран цифров контролер кој следи позицијата на сонцето. Бидејќи ефикасноста на PV левчето зависи од интензитетот на сончевата светлина, која варира низ денот поради ротацијата на Земјата, MPPT-тите регулираат ориентацијата на панелите за да се максимизира апсорбцијата на светлина и енергенската производна.

Контролер за наелектричување

Контролерот за наелектричување регулира напонот од солнечните панели и предотвршува прекомерно наелектричување или прекомерен напон на батеријата, осигурувајќи сигурно и ефикасно складирање на енергија.

Инвертор

Инверторот го конвертира директниот ток (DC) од панелите во алтернативен ток (AC) за користење со стандардни апарати, кои типично бараат AC енергија.