اصول و اجزای تولید برق فتوولتائیک خورشیدی

برق فتوولتائیکتولید فناوری است که نور خورشید را مستقیماً به انرژی الکتریکی بر اساس اصل اثر فتوولتائیک تبدیل می کند.

سیستم فتوولتائیک از اجزای مهم زیر تشکیل شده است

1. پانل های خورشیدی (ماژول): این بخش اصلی سیستم فتوولتائیک است که معمولاً از چندین مونومر سلول خورشیدی تشکیل شده است. مونومرهای سلول خورشیدی از اثر فتوولتائیک برای تبدیل مستقیم انرژی نور خورشید به انرژی الکتریکی استفاده می کنند.

سلول های خورشیدی سیلیکونی کریستالی: این رایج ترین نوع سلول خورشیدی است که از یک ویفر سیلیکونی کریستالی با خطوط شبکه فلزی در سطح بالایی و یک لایه فلزی در سطح پایین تشکیل شده است. بالای سلول معمولاً با یک فیلم ضد انعکاس پوشانده می شود تا از دست دادن بازتاب نور کاهش یابد.

2. اینورتر: جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط پنل خورشیدی را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند، زیرا خانه ها و صنایع معمولاً از جریان متناوب استفاده می کنند. علاوه بر این، اینورتر وظیفه همگام سازی با شبکه برق را نیز بر عهده دارد تا از سازگاری ولتاژ و فاز اطمینان حاصل کند.

3. کنترلر: مسئول مدیریت توان خروجی سیستم فتوولتائیک، جلوگیری از شارژ و تخلیه بیش از حد باتری و اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار سیستم است.

4. بسته باتری: در یک سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه، بسته باتری برای ذخیره انرژی الکتریکی اضافی برای استفاده در مواقعی که انرژی خورشیدی کافی نیست استفاده می شود. در غیاب اتصال به شبکه، باتری ها ضروری هستند زیرا می توانند برق را برای استفاده در شب یا روزهای ابری ذخیره کنند.

5. سیستم براکت: برای تعمیر پنل های خورشیدی و اطمینان از اینکه پنل ها می توانند نور خورشید را در بهترین زاویه دریافت کنند استفاده می شود.

هسته تولید انرژی خورشیدی در واقع بسیار ساده است، یعنی تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی. این فرآیند از طریق "اثر فتوولتائیک" به دست می آید.

اصول اصلی کار:

1. جذب فوتون: هنگامی که نور خورشید به سطح سلول های خورشیدی (معمولاً از مواد نیمه هادی مانند سیلیکون ساخته شده اند) می تابد، مواد نیمه هادی موجود در سلول ها فوتون ها (ذرات انرژی در نور خورشید) را جذب می کنند.

2. ایجاد جفت الکترون-حفره: انرژی فوتون جذب شده باعث می شود که الکترون های موجود در مواد نیمه هادی از نوار ظرفیت به نوار رسانایی بپرند و در نتیجه جفت الکترون-حفره در باتری ایجاد شود. این الکترون ها و حفره ها حامل بار هستند و می توانند الکتریسیته را هدایت کنند.

3. میدان الکتریکی داخلی: در سلول های خورشیدی معمولاً یک اتصال PN وجود دارد که یک رابط متشکل از یک نیمه هادی نوع P و یک نیمه هادی نوع N است. در محل اتصال PN، یک میدان الکتریکی داخلی به دلیل انتشار و ترکیب مجدد الکترون ها و حفره ها تشکیل می شود.

4. جداسازی میدان الکتریکی حامل های بار: تحت عمل میدان الکتریکی داخلی، جفت های الکترون-حفره ایجاد شده از هم جدا می شوند. الکترون ها به ناحیه نیمه هادی نوع N رانده می شوند، در حالی که سوراخ ها به ناحیه نیمه هادی نوع P رانده می شوند.

5. تشکیل اختلاف پتانسیل: به دلیل جدا شدن الکترون ها و حفره ها، اختلاف پتانسیل در دو طرف باتری ایجاد می شود، یعنی ولتاژ تولید شده توسط عکس ایجاد می شود.

6. تولید جریان: هنگامی که دو قطب باتری از طریق یک مدار خارجی به هم متصل می شوند، الکترون ها از طریق مدار از نیمه هادی نوع N به نیمه هادی نوع P جریان می یابند تا جریان ایجاد کنند.

7. تبدیل به انرژی الکتریکی قابل استفاده: الکترون‌هایی که از طریق خارجی جریان می‌یابند می‌توانند بار را تغذیه کنند یا در باتری برای استفاده بعدی ذخیره شوند.

به طور خلاصه، تولید برق فتوولتائیک فرآیند تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی، با استفاده از خواص الکترونیکی مواد نیمه هادی برای تولید اختلاف پتانسیل و جریان در زیر نور است و در نتیجه تبدیل انرژی حاصل می شود. این فناوری نیازی به سوخت ندارد و آلودگی ایجاد نمی کند. این یک روش پاک و تجدیدپذیر برای تبدیل انرژی است.

اگر به انرژی خورشیدی علاقه مند هستید یا قصد نصب سیستم انرژی خورشیدی را دارید، می توانید با ما تماس بگیرید.