Panele fotowoltaiczne działają poprzez przekształcanie energii świetlnej słońca w energię elektryczną. Składają się one z ogniw słonecznych, które mogą być wykonane z monokrystalicznego lub polikrystalicznego krzemu. Wraz ze wzrostem liczby ogniw, wytwarzana jest większa ilość energii elektrycznej. W ten sposób panele fotowoltaiczne mogą wytwarzać energię elektryczną, którą można odsprzedać przedsiębiorstwu energetycznemu.
Ogniwa słoneczne wykonane są z krzemu monokrystalicznego lub polikrystalicznego
Monokrystaliczne ogniwa słoneczne wykonane są z czystego krzemu i charakteryzują się ciemnym, jednolitym wyglądem. Monokrystaliczne ogniwa słoneczne mają również zaokrąglone krawędzie i małe odstępy między poszczególnymi ogniwami. Monokrystaliczne ogniwa słoneczne są bardziej wydajne niż polikrystaliczne, ale są droższe. Monokrystaliczne ogniwa słoneczne mogą być wykonane w pełne panele słoneczne.
Krzem monokrystaliczny jest produkowany przy użyciu procesu opracowanego przez Jana Czochralskiego w 1918 roku. Metoda ta nosi nazwę Procesu Czochralskiego. Krzem monokrystaliczny jest następnie wytwarzany w serii 8 kroków. Najpierw kryształ krzemu umieszcza się w stopionym polikrystalicznym krzemie. Krzem jest następnie obracany, aby stworzyć cylindryczny wlewek.
Ogniwa słoneczne są następnie montowane w moduły lub panele, z materiałem ochronnym otaczającym półprzewodnik krzemowy. Zewnętrzna powłoka jest zwykle wykonana z przezroczystego materiału, takiego jak guma silikonowa lub plastik butyrylowy (powszechnie spotykany w szybach samochodowych). Tylna ścianka modułów słonecznych wykonana jest z octanu etylenu winylu (EVA) lub folii poliestrowej. Dodatkowo znajdują się tam części elektroniczne wykonane z miedzi i aluminium.
Monokrystaliczne ogniwa słoneczne są droższe i wydajniejsze od polikrystalicznych. Monokrystaliczne panele słoneczne mogą generować do 320 watów mocy. Polikrystaliczne panele słoneczne mogą wygenerować do 375 watów mocy. Panele polikrystaliczne są bardziej przystępne cenowo, ale mają niższe wskaźniki efektywności.
Podstawową różnicą pomiędzy monokrystalicznymi i polikrystalicznymi krzemowymi ogniwami słonecznymi jest rodzaj struktury. Ten pierwszy jest łatwiejszy w produkcji, ale ma gorszą jakość krystalograficzną. Jednak ogniwa polikrystaliczne są nadal szeroko stosowane ze względu na niski koszt i łatwość produkcji.
Absorbują fotony
Panele fotowoltaiczne absorbują fotony ze słońca i przekształcają je w energię elektryczną. Proces ten określany jest jako efekt fotowoltaiczny. Przekształca on energię świetlną w prąd elektryczny. W niektórych przypadkach dwa fotony są absorbowane w tym samym czasie, proces ten nazywany jest dwufotonowym efektem fotowoltaicznym.
Ogniwo PV jest wykonane z materiału półprzewodnikowego, takiego jak krzem. Kiedy światło słoneczne uderza w półprzewodnik, energia z fotonów wybija elektrony z atomów krzemu. Wzbudzone elektrony przechodzą na wyższy poziom walencyjny, wytwarzając energię elektryczną. Proces ten zachodzi miliony razy na sekundę.
Efekt fotowoltaiczny jest ściśle związany z efektem fotoelektrycznym. Oba procesy polegają na wykorzystaniu światła do wzbudzenia nośników ładunku. W przypadku efektu fotowoltaicznego następuje wzbudzenie wyrzuconego elektronu lub naładowanego nośnika. W wyniku rozdzielenia tych ładunków powstaje potencjał elektryczny. Jednak światło musi być odpowiednio silne, aby pokonać tę barierę.
Przeprowadzają start a energia elektryczna
Panele fotowoltaiczne wykorzystują światło słoneczne do wytwarzania energii elektrycznej, a wyprodukowana przez nie energia może być przechowywana w bateriach słonecznych. Oznacza to, że można wykorzystać energię do zasilania domu lub firmy. Panele mogą być połączone równolegle lub szeregowo, aby uzyskać pożądane napięcie i prąd. Mogą być również umieszczone w oszklonej obudowie, która chroni je przed elementami, takimi jak czynniki atmosferyczne i zanieczyszczenia.
Wymagają dodatkowego generatora lub baterii słonecznych
Jeśli rozważasz zainstalowanie paneli słonecznych na swoim domu, jest kilka rzeczy, które powinieneś wiedzieć przed zakupem. Panele słoneczne nie zapewniają wystarczającej ilości energii do zasilania najważniejszych odbiorników podczas przerwy w dostawie prądu i nie mogą pracować równolegle z generatorem, aby zmniejszyć zużycie paliwa. Istnieje również kilka błędnych przekonań dotyczących paneli słonecznych i akumulatorów, dlatego ważne jest, aby uzyskać odpowiednie informacje.
W odległych miejscach panele słoneczne nie zapewnią wystarczającej ilości energii bez dodatkowego wsparcia w postaci baterii słonecznych. Zapasowy generator lub baterie słoneczne są niezbędne do oświetlenia w nocy i w przypadku awarii sieci energetycznej. Baterie słoneczne mogą być ładowane z sieci. Mogą one również służyć jako zapasowe źródło energii dla domów bez paneli słonecznych.
Bateria słoneczna to świetny sposób na zwiększenie odporności domu na przerwy w dostawie prądu. Baterie słoneczne mogą być również używane codziennie do zasilania domu. Chociaż panele słoneczne nie będą produkować wystarczającej ilości energii, aby zasilić cały dom, bateria może zapewnić zasilanie awaryjne przez określony czas.
Podczas gdy baterie słoneczne są świetnym sposobem na przechowywanie energii ze słońca, nie mogą one uruchomić Twoich urządzeń o wysokim zużyciu energii. Jeśli planujesz używać energii słonecznej do zasilania tych urządzeń, powinieneś kupić baterie słoneczne lub generator zapasowy, aby uzupełnić energię słoneczną. W ten sposób można mieć pewność, że urządzenia będą działać nawet w miesiącach zimowych.
Dodanie baterii zmniejszy koszty eksploatacji urządzeń. Może również zmniejszyć opłaty za energię elektryczną w szczycie.
Mogą być używane poza siecią
Panele fotowoltaiczne mogą być używane poza siecią na wiele sposobów. Mogą one generować energię dla domu i są również bardzo przyjazne dla środowiska. Koszt systemów słonecznych off-grid jest zazwyczaj wyższy niż systemów słonecznych podłączonych do sieci, ale mogą one zaoszczędzić właścicielowi domu nawet 100 000 dolarów w okresie eksploatacji systemu.
Systemy fotowoltaiczne off-grid działają poprzez zbieranie energii słonecznej w ciągu dnia, a następnie przechowywanie jej w akumulatorach, aby wykorzystać ją w nocy. Ponadto mogą one również generować energię w ciągu dnia, jeśli jest silny wiatr lub słońce. Energia prądu stałego jest następnie wprowadzana do kontrolera ładowarki, który reguluje przepływ ładunku i dostarcza energię do akumulatora. Bateria odgrywa istotną rolę w dostarczaniu energii i przechowywaniu nadmiaru energii do późniejszego wykorzystania.
Istnieje kilka rodzajów akumulatorów stosowanych w systemach PV off-grid. Każdy typ ma inną pojemność i kształt. Liczba potrzebnych paneli zależy od tego, jak dużo energii trzeba przechowywać. Moc panelu słonecznego może być mierzona przy użyciu jego wydajności w standardowych warunkach testowych: Widmo słoneczne AM 1.5 i temperatura modułu 25 stopni Celsjusza. Większe panele będą miały lepszą wydajność. Wymiary 100-watowego panelu to zazwyczaj 47 x 21 cali, natomiast 200-watowy panel będzie miał wymiary 64 x 26 cali.
Pozasieciowe systemy PV mogą generować wystarczającą ilość energii do zasilania domu w ciągu dnia i przechowywać ją w akumulatorach. Ta zmagazynowana energia może być następnie wykorzystana w nocy i w pochmurne dni. Przy odpowiednim systemie i wystarczającej ilości akumulatorów, pozasieciowy system PV może zaspokoić wszystkie Twoje potrzeby energetyczne i nie tylko.
