Перегляди: 0 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2023-08-10 Походження: Сайт
Фотоелектричне виробництво електроенергії, використовуючи фотоелектричний ефект на напівпровідникових інтерфейсах, безпосередньо перетворює оптичну енергію в електричну. Ця технологія складається з трьох основних компонентів: сонячних панелей (модулів), контролерів та інверторів. Ці компоненти, які в основному складаються з електронних елементів, об’єднуються в інтегровану фотоелектричну систему виробництва електроенергії.
Завдяки своїм відмінним перевагам сонячна енергія привернула увагу. Рясне сонячне випромінювання стало життєво важливим джерелом енергії, що втілює такі риси, як безмежна доступність, незабрудненість, доступність і необмежений доступ. Приплив сонячної енергії на рівні землі може досягати вражаючих рівнів у 800 МВт·год на секунду. Захоплюючі властивості сонячної енергії підживлювали траєкторію її зростання з 1980-х років.
В основі фотоелектричного виробництва електроенергії лежить фотоелектричний ефект у напівпровідниках. При опроміненні фотонами ці напівпровідники поглинають енергію і вивільняють електрони. Коли ця вивільнена енергія долає сили зв’язку всередині атома, вона утворює електричний струм. Кремній з його чотирма зовнішніми електронами перетворюється на напівпровідники N-типу після включення п’яти зовнішніх електронів таких елементів, як фосфор. І навпаки, бор дає напівпровідники Р-типу. З’єднання напівпровідників P-типу та N-типу породжує різницю потенціалів, утворюючи сонячний елемент. Коли сонячне світло потрапляє на PN-перехід, струм тече від P-типу до N-типу.
Фотоефект, головне явище у фізиці, проявляється, коли певні речовини поглинають енергію електромагнітних хвиль вище певної частоти, утворюючи струм — оптичну електрику.
Виробництво полікристалічного кремнію завершується виготовленням злитків, пластин і кремнієвих пластин, які потім обробляються. Додавання незначних кількостей бору та фосфору на кремнієву пластину утворює PN-перехід. Подальший друк на шовковій сітці, нанесення тонко підібраної срібної пасти, спікання, нанесення заднього електрода та нанесення антиблікового покриття завершують збірку сонячної батареї. Ці клітини об’єднані в модулі, огорнуті алюмінієвим корпусом зі склом, що покриває передню частину, і оснащені задніми електродами. У поєднанні з допоміжними пристроями це утворює фотоелектричну систему виробництва електроенергії. Для перетворення постійного струму на змінний потрібен інвертор, який дає змогу подавати електроенергію в загальнодоступну мережу або акумуляторну батарею. На компоненти батареї зазвичай припадає 50% витрат на систему, а решту складають перетворювачі, плата за встановлення, допоміжні компоненти та інші витрати.
На тлі обмежених традиційних енергетичних ресурсів у всьому світі сонячна енергія постає маяком. Кінцеві запаси викопного палива в Китаї бліднуть у порівнянні з середніми світовими показниками, вони становлять лише 10%. Сонячна енергія, поновлюваний, безпечний, безшумний і чистий ресурс, не обмежується географічними обмеженнями. Його застосування охоплює дахи, регіони зі складним рельєфом тощо. Сонячна енергія усуває потребу у споживанні палива та виробництві електроенергії на місці, добре узгоджуючи з довгостроковими енергетичними стратегіями.
У порівнянні зі звичайним тепловим виробництвом, фотоелектричне виробництво електроенергії має кілька переваг:
1：Немає властивих небезпек
2: Абсолютно безпечний і надійний, позбавлений шуму та забруднення
3: Несприйнятливий до географічних обмежень, підходить для різноманітних місць
4: не залежить від палива, що усуває потребу у виробленні електроенергії на місці
5: Пропонує високоякісну енергію
6: Емоційно прийнятий користувачами
7: Швидкий цикл будівництва та економічно ефективне виробництво енергії
Однак виробництво сонячних панелей може бути енергоємним і шкідливим для навколишнього середовища. Сучасне виробництво сонячних панелей, хоч і корисне для світу, може забруднювати навколишнє середовище зовні, водночас забруднюючи всередині країни. Щоб створити сонячну панель розміром 1 м х 1,5 м, потрібно спалити понад 40 кг вугілля, тоді як найефективніші китайські ТЕС можуть виробляти 130 кВт/год електроенергії з такою ж кількістю вугілля. Крім того, виклики включають:
1: Низька щільність енергії, що вимагає великого землекористування
2: Змінне виробництво енергії на основі метеорологічних умов
3: Вища вартість виробництва в порівнянні з тепловою потужністю
4: Екологічно небезпечні процеси виробництва фотоелектричних панелей
Автономна фотоелектрична генерація електроенергії, також відома як автономна фотоелектрична генерація, складається з сонячних панелей, контролерів і батарей. У випадках, коли потрібне живлення змінного струму, необхідний інвертор. Він обслуговує такі додатки, як сільське електропостачання у віддалених районах, сонячні побутові енергетичні системи, джерело живлення комунікаційних сигналів, катодний захист і сонячне вуличне освітлення.
Підключена до мережі фотоелектрична генерація перетворює електроенергію постійного струму від сонячних панелей в електроенергію змінного струму, яка відповідає стандартам муніципальної електромережі за допомогою підключених до мережі інверторів. Ця класифікація включає системи з акумулятором і без нього.
Підключені до мережі системи з батареями пропонують регульовані функції та можуть підключатися або від’єднуватися від електромережі за потреби. Вони можуть діяти як аварійна резервна під час відключень електроенергії. Такі системи часто встановлюються в житлових будинках. З іншого боку, підключені до мережі системи без батарей забезпечують планування живлення та функції резервного копіювання та зазвичай використовуються для великих установок.
Розподілена фотоелектрична генерація електроенергії передбачає невеликі фотоелектричні системи на об’єктах користувачів або поблизу них для задоволення конкретних енергетичних потреб або зміцнення існуючої електромережі. Він складається з таких компонентів, як фотоелектричні панелі, кронштейни, розподільні коробки постійного струму, підключені до мережі інвертори та розподільні шафи змінного струму. Працюючи під впливом сонячного випромінювання, ця система перетворює сонячну енергію в постійний струм і регулює енергетичний баланс шляхом підключення до мережі.
