Фотоволтаични клетки, известни също като слънчеви клетки, се превърнаха в ключов играч в сектора на възобновяемата енергия.Тези устройства революционизираха начина, по който използваме слънчевата енергия за генериране на електричество.В тази статия ще се потопим в очарователния свят нафотоволтаични клеткии проучете как генерират електричество.
В сърцето на фотоволтаичната клетка е полупроводников материал, обикновено изработен от силиций.Когато фотони от слънчева светлина ударят повърхността на клетка, те възбуждат електрони в материала, карайки ги да се отделят от атомите.Този процес се нарича фотоволтаичен ефект.
За да се възползват от тези освободени електрони, батериите се изграждат в слоеве с различни свойства.Най-горният слой е направен от материали, специално проектирани да абсорбират слънчевата светлина.Под този слой е активният слой, който е съставен от полупроводников материал.Долният слой, наречен заден контактен слой, помага за събирането на електрони и прехвърлянето им извън клетката.
Когато слънчевата светлина проникне през горния слой на клетката, тя възбужда електрони в атомите на полупроводниковия материал.След това тези възбудени електрони могат да се движат свободно в материала.Въпреки това, за да се генерира електричество, електроните трябва да текат в определена посока.
Това е мястото, където електрическото поле в клетката влиза в игра.Полупроводниковият материал в активния слой е легиран с примеси, за да създаде електронен дисбаланс.Това създава положителен заряд от едната страна на батерията и отрицателен заряд от другата.Границата между тези две области се нарича pn преход.
Когато електрон се възбуди от фотон и се откъсне от своя атом, той се привлича от положително заредената страна на клетката.Докато се движи към района, той оставя положително заредена „дупка“ на мястото си.Това движение на електрони и дупки създава електрически ток в батерията.
В свободното си състояние обаче електроните не могат да се използват за захранване на външни устройства.За да се овладее тяхната енергия, върху горния и долния слой на клетките са поставени метални контакти.Когато проводниците са свързани към тези контакти, електроните преминават през веригата, създавайки електрически ток.
Една фотоволтаична клетка произвежда сравнително малко количество електроенергия.Следователно множество клетки са свързани заедно, за да образуват по-голяма единица, наречена слънчев панел или модул.Тези панели могат да бъдат свързани последователно или паралелно за увеличаване на напрежението и изходния ток в зависимост от изискванията на системата.
Веднъж генерирано електричество, то може да се използва за захранване на различни устройства и уреди.В система, свързана с мрежата, излишното електричество, генерирано от слънчеви панели, може да бъде върнато обратно в мрежата, компенсирайки необходимостта от генериране на изкопаеми горива.В самостоятелни системи, като тези, използвани в отдалечени райони, генерираното електричество може да се съхранява в батерии за по-късна употреба.
Фотоволтаични клеткипредоставяме зелено, устойчиво и възобновяемо решение за нашите енергийни нужди.Те имат потенциала значително да намалят зависимостта ни от изкопаемите горива и да смекчат въздействието върху околната среда от производството на електроенергия.Тъй като технологията продължава да напредва, може да видимфотоволтаични клеткистават по-ефективни и по-евтини, което ги прави неразделна част от нашия бъдещ енергиен пейзаж.
Време на публикуване: 27 ноември 2023 г