Күн фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру принциптері мен құрамдас бөліктері

Фотоэлектрлік қуатгенерация – фотоэлектрлік эффект принципіне негізделген күн сәулесін тікелей электр энергиясына түрлендіретін технология.

Фотоэлектрлік жүйе келесі маңызды компоненттерден тұрады

1. Күн панельдері (модульдер): Бұл фотоэлектрлік жүйенің негізгі бөлігі, әдетте бірнеше күн батареясының мономерлерінен тұрады. Күн батареясының мономерлері алынған күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына тікелей түрлендіру үшін фотоэлектрлік әсерді пайдаланады.

Кристалды кремний күн батареялары: Бұл жоғарғы бетінде металл тор сызықтары бар кристалды кремний пластинкасынан және төменгі бетінде металл қабатынан тұратын күн батареясының ең көп таралған түрі. Жарықтың шағылысу жоғалуын азайту үшін ұяшықтың жоғарғы жағы әдетте шағылысқа қарсы пленкамен жабылады.

2. Инвертор: Күн панелі шығаратын тұрақты токты (тұрақты ток) айнымалы токқа (AC) түрлендіреді, өйткені үйлер мен өнеркәсіптер әдетте айнымалы токты пайдаланады. Сонымен қатар, инвертор кернеу мен фазаның сәйкестігін қамтамасыз ету үшін электр желісімен синхрондау үшін де жауап береді.

3. Контроллер: Фотоэлектрлік жүйенің қуатын басқаруға, аккумулятордың шамадан тыс зарядталуына және шамадан тыс зарядсыздануына жол бермеуге, жүйенің қауіпсіз және тұрақты жұмысын қамтамасыз етуге жауапты.

4. Батарея жинағы: желіге қосылған фотоэлектрлік жүйеде батарея жинағы күн энергиясы жеткіліксіз болған кезде пайдалану үшін артық электр энергиясын сақтау үшін пайдаланылады. Торға қосылым болмаған жағдайда, батареялар қажет, өйткені олар түнде немесе бұлтты күндерде пайдалану үшін электр энергиясын сақтай алады.

5. Кронштейн жүйесі: күн панельдерін бекіту және панельдердің күн сәулесін ең жақсы бұрышта қабылдауын қамтамасыз ету үшін қолданылады.

Күн энергиясын өндірудің өзегі шын мәнінде өте қарапайым, яғни күн сәулесін электр энергиясына айналдыру. Бұл процесс «фотоэлектрлік эффект» арқылы жүзеге асады.

Негізгі жұмыс принциптері:

1. Фотонды сіңіру: Күн сәулесі күн батареяларының бетіне түскенде (әдетте кремний сияқты жартылай өткізгіш материалдардан жасалған), жасушалардағы жартылай өткізгіш материалдар фотондарды (күн сәулесіндегі энергия бөлшектері) сіңіреді.

2. Электрондық саңылау жұптарының генерациясы: Жұтылған фотон энергиясы жартылай өткізгіш материалдағы электрондардың валенттік аймақтан өткізгіштік аймағына секіруіне себеп болады, осылайша аккумуляторда электронды тесік жұптары пайда болады. Бұл электрондар мен тесіктер заряд тасымалдаушылар болып табылады және электр тогын өткізе алады.

3. Кірістірілген электр өрісі: Күн батареяларында әдетте P типті жартылай өткізгіш пен N типті жартылай өткізгіштен тұратын интерфейс болып табылатын PN түйісуі бар. PN түйісуінде электрондар мен саңылаулардың диффузиясы мен рекомбинациясының есебінен кіріктірілген электр өрісі пайда болады.

4. Заряд тасымалдаушылардың электр өрісінің бөлінуі: Кірістірілген электр өрісінің әсерінен түзілген электрон-тесік жұптары бөлінеді. Электрондар N типті жартылай өткізгіш аймағына, ал тесіктер P типті жартылай өткізгіш аймағына итеріледі.

5. Потенциалдық айырмашылықтың қалыптасуы: Электрондар мен саңылаулардың бөлінуіне байланысты аккумулятордың екі жағында потенциалдар айырымы пайда болады, яғни фото-генерацияланған кернеу пайда болады.

6. Токтың генерациясы: Батареяның екі полюсі сыртқы тізбек арқылы қосылғанда, ток түзу үшін N-типті жартылай өткізгіштен P-типті жартылай өткізгішке тізбек арқылы электрондар ағып кетеді.

7. Қолданылатын электр энергиясына түрлендіру: сыртқы арқылы ағып жатқан электрондар жүкті қуаттай алады немесе кейінірек пайдалану үшін батареяда сақталуы мүмкін.

Қысқаша айтқанда, фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру - бұл жарық астында потенциалдар айырмасы мен токты генерациялау үшін жартылай өткізгіш материалдардың электрондық қасиеттерін пайдалана отырып, күн сәулесін электр энергиясына түрлендіру процесі, осылайша энергияның түрленуіне қол жеткізу. Бұл технология отынды қажет етпейді және ластануды тудырмайды. Бұл энергияны түрлендірудің таза және жаңартылатын жолы.

Егер сіз күн энергиясына қызығушылық танытсаңыз немесе күн энергиясы жүйесін орнатуды ойласаңыз, бізбен байланыса аласыз.