Soliyong o Solar Cell
Pangungusap
Ang photovoltaic (PV) cell ay isang semiconductor device na nagsasakatuparan ng liwanag sa electrical energy. Ang boltahe na ipinapakilala ng PV cell ay depende sa lakas ng sumisiklab na liwanag. Ang termino "photovoltaic" ay nagmula sa kakayahan nito na lumikha ng boltahe ("voltaic") sa pamamagitan ng liwanag ("photo").
Sa mga semiconductor materials, ang mga elektron ay nakakulong sa covalent bonds. Ang electromagnetic radiation ay binubuo ng maliliit na enerhiyang partikulo na tinatawag na photons. Kapag ang mga photons ay tumama sa semiconductor material, ang mga elektron ay nagsisimulang magkaroon ng enerhiya at magsimulang ilabas.
Ang mga enerhizadong elektron na ito ay tinatawag na photoelectrons, at ang fenomeno ng paglalabas ng elektron ay tinatawag na photoelectric effect. Ang operasyon ng isang photovoltaic cell ay umaasa sa photoelectric effect.
Pagtatayo ng Photovoltaic Cell
Ang mga semiconductor materials tulad ng arsenide, indium, cadmium, silicon, selenium, at gallium ay ginagamit para makabuo ng mga PV cells. Ang silicon at selenium ang kadalasang ginagamit para sa pagtatayo ng mga selula.
Isa sa halimbawa ng estruktura ng isang silicon photovoltaic cell ay ipinapakita sa ibaba:
Ang mga single PV cells ay gawa mula sa monocrystalline o polycrystalline semiconductor materials.
Ang mga monocrystalline cells ay hinahati mula sa isang crystal ingot, samantalang ang mga polycrystalline cells ay ginagawa mula sa mga materyal na may maraming crystal structures.
Ang output voltage at current ng isang selula ay napakababa, karaniwang sa paligid ng 0.6V at 0.8A, ayon sa pagkakasunod-sunod. Upang mapataas ang epektibidad, ang mga selula ay pinagsasama sa iba't ibang konfigurasyon. May tatlong pangunahing paraan para maugnayan ang mga PV cells:
Parallel Combination ng PV Cells
Sa parallel configuration, ang boltahe sa pagitan ng mga selula ay nananatiling hindi nagbabago, habang ang kabuuang current ay doble (o tumataas proporsyonado sa bilang ng mga selula). Ang characteristic curve ng parallel-connected PV cells ay ipinapakita sa ibaba.
Series-Parallel Combination ng PV Cells
Sa series-parallel configuration, ang boltahe at current ay tataas proporsyonado. Ang mga solar panels ay karaniwang itinatayo gamit ang kombinasyong ito ng mga selula upang makamit ang mas mataas na power output.
Isinasagawa ang isang solar module sa pamamagitan ng pag-uugnay ng individual na solar cells. Ang pagkakasama ng maraming solar modules ay tinatawag na solar panel.
Paggana ng PV Cell
Kapag ang liwanag ay tumama sa semiconductor material, ito ay maaaring lumampas o maulit. Ang mga PV cells ay gawa ng semiconductors—na mga materyal na hindi perpekto na conductors o insulators. Ang katangian na ito ay nagbibigay sa kanila ng mataas na epektibidad sa pagbabago ng light energy sa electrical energy.
Kapag ang semiconductor ay nagsasalo ng liwanag, ang mga elektron nito ay nagsisimulang ilabas. Ito ay dahil ang liwanag ay binubuo ng maliliit na enerhiyang packets na tinatawag na photons. Kapag ang mga elektron ay nagsasalo ng photons, sila ay nagsisimulang magkaroon ng enerhiya at magsimulang kumilos sa loob ng materyal. Ang internal na electric field ay pumipilit sa mga partikulong ito na kumilos sa isang direksyon, bumubuo ng isang current. Ang metallic electrodes sa semiconductor ay nagbibigay-daan sa current na lumabas.
Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng isang silicon PV cell na konektado sa isang resistive load. Ang selula ay binubuo ng P-type at N-type semiconductor layers na pinagsama upang makabuo ng isang PN junction.
Ang junction ay ang interface sa pagitan ng p-type at n-type materials. Kapag ang liwanag ay tumama sa junction, ang mga elektron ay nagsisimulang kumilos mula sa isa hanggang sa ibang rehiyon.
Paano Inaalok ang Solar Cells sa isang Solar Power Plant?
Ang mga aparato tulad ng maximum power point trackers (MPPTs), inverters, charge controllers, at batteries ay ginagamit upang baguhin ang solar radiation sa electrical voltage.
Maximum Power Point Tracker (MPPT)
Ang MPPT ay isang espesyal na digital controller na sumusunod sa posisyon ng araw. Dahil ang epektibidad ng PV cell ay depende sa intensity ng sikat ng araw, na nagbabago sa loob ng araw dahil sa pag-ikot ng Earth, ang mga MPPT ay nagsasama ng oryentasyon ng panel upang makamit ang pinakamataas na absorpsyon ng liwanag at power output.
Charge Controller
Ang charge controller ay nagregulate ng boltahe mula sa solar panel at nagpapahinto sa overcharging o overvoltage ng battery, na nag-aalamin ng ligtas at epektibong imbakan ng enerhiya.
Inverter
Ang inverter ay nagbabago ng direct current (DC) mula sa mga panel sa alternating current (AC) para sa paggamit sa standard na mga appliance, na karaniwang nangangailangan ng AC power.
