Hovedprinsippene og fordelene ved solcellekraftproduksjon

Fotovoltaisk kraftproduksjon er en teknologi som direkte konverterer lysenergi til elektrisitet ved hjelp av den fotovoltaiske effekten ved halvledergrensesnittet. Den består hovedsakelig av tre deler: solcellepaneler, kontrollere og omformere. Hovedkomponentene er elektroniske komponenter. Etter at solcellene er koblet i serie, kan de pakkes og beskyttes for å danne solcellemoduler med store areal, som deretter kan kombineres med strømkontrollere og andre komponenter for å danne enheter for fotovoltaisk kraftproduksjon.

Hovedprinsippet for fotovoltaisk kraftproduksjon er den fotoelektriske effekten av halvledere. Når fotoner bestråler et metall, kan energien deres absorberes fullstendig av elektronene i metallet. Energien som absorberes av elektroner er stor nok til å overvinne Coulomb-kraften inne i metallatomer for å utføre arbeid, og unnslippe fra metalloverflaten for å bli fotoelektroner. Silisiumatomer har fire ytre elektroner. Hvis rent silisium er dopet med atomer med fem ytre elektroner, for eksempel fosforatomer, blir det en halvleder av N-typen. Hvis rent silisium er dopet med atomer med tre eksterne elektroner, for eksempel boratomer, danner det en halvleder av P-type. Når P-type og N-type kombineres, vil kontaktflaten danne en potensialforskjell, og bli en solcelle. Når sollys skinner på pn-krysset, flyter strømmen fra P-type-siden til N-type-siden, og danner en strøm.

Den fotoelektriske effekten er et viktig og magisk fenomen i fysikk. Under bestråling av elektromagnetiske bølger over en viss frekvens (kjent som grensefrekvensen), absorberer elektroner i visse stoffer energi og unnslipper for å danne en elektrisk strøm, kjent som fotoelektrisk. Det skjematiske diagrammet over fotovoltaisk kraftproduksjon viser at polykrystallinsk silisium bearbeides til silisiumskiver gjennom prosesser som støping av blokker, bryting av blokker og skjæring. Doping og diffusjon av spormengder av bor, fosfor etc. Det vil dannes et pn-kryss på silisiumplaten. Deretter, gjennom silikontrykk, blir den fint preparerte sølvpastaen trykt på silisiumplaten for å danne rutenettlinjer. Etter sintring gjøres den også til en bakelektrode, og et antireflekterende belegg er belagt på overflaten med rutenett for å lage battericeller. Batteriet er arrangert og kombinert for å danne en batterimodul, som danner et stort kretskort. Vanligvis er komponentene omgitt av en aluminiumsramme, med glassbelegg på forsiden og elektroder på baksiden. Med batterikomponenter og annet hjelpeutstyr kan det dannes et kraftgenereringssystem. For å konvertere likestrøm til vekselstrøm, er det nødvendig å installere en omformer. Etter kraftproduksjon kan den lagres i batterier eller legges inn i det offentlige strømnettet. I kostnadene for kraftproduksjonssystemer utgjør batterikomponenter omtrent 50 %, mens strømomformere, installasjonskostnader, andre hjelpekomponenter og andre kostnader utgjør ytterligere 50 %.