سولار فتوولتائیک و برق را توضیح داد

سلول های فتوولتائیک نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کنند

سلول فتوولتائیک (PV) که معمولاً سلول خورشیدی نامیده می شود، یک دستگاه غیر مکانیکی است که نور خورشید را مستقیماً به برق تبدیل می کند. برخی از سلول های PV می توانند نور مصنوعی را به الکتریسیته تبدیل کنند.

فوتون ها انرژی خورشیدی را حمل می کنند

نور خورشید از فوتون ها یا ذرات انرژی خورشیدی تشکیل شده است. این فوتون ها حاوی مقادیر مختلفی از انرژی هستند که مطابق با طول موج های مختلف است

آ

جریان برق

حرکت الکترون ها که هر کدام حامل بار منفی هستند به سمت سطح جلویی سلول باعث ایجاد عدم تعادل در بار الکتریکی بین سطوح جلویی و پشتی سلول می شود. این عدم تعادل، به نوبه خود، پتانسیل ولتاژی مانند پایانه های منفی و مثبت یک باتری ایجاد می کند. هادی های الکتریکی روی سلول الکترون ها را جذب می کنند. هنگامی که هادی ها در یک مدار الکتریکی به یک بار خارجی مانند باتری متصل می شوند، برق در مدار جریان می یابد.

کارایی سیستم های فتوولتائیک بر اساس نوع فناوری فتوولتائیک متفاوت است

راندمان تبدیل سلول های PV نور خورشید به الکتریسیته بر اساس نوع مواد نیمه هادی و فناوری سلول های PV متفاوت است. راندمان ماژول های PV تجاری موجود در اواسط دهه 1980 به طور متوسط ​​کمتر از 10٪ بود، تا سال 2015 به حدود 15٪ افزایش یافت و اکنون برای ماژول های پیشرفته به 20٪ نزدیک می شود. سلول‌های PV آزمایشی و سلول‌های PV برای بازارهای خاص، مانند ماهواره‌های فضایی، نزدیک به 50 درصد راندمان را به دست آورده‌اند.

نحوه عملکرد سیستم های فتوولتائیک

سلول PV بلوک اصلی یک سیستم PV است. اندازه سلول های فردی می تواند از حدود 0.5 اینچ تا حدود 4 اینچ در عرض متفاوت باشد. با این حال، یک سلول تنها 1 یا 2 وات تولید می کند که فقط برای مصارف کوچک، مانند برق رسانی به ماشین حساب یا ساعت های مچی، برق کافی است.

سلول های PV به صورت الکتریکی در یک ماژول یا پانل PV بسته بندی شده و مقاوم در برابر آب و هوا متصل می شوند. ماژول های PV از نظر اندازه و مقدار برقی که می توانند تولید کنند متفاوت هستند. ظرفیت تولید برق ماژول PV با تعداد سلول ها در ماژول یا در سطح ماژول افزایش می یابد. ماژول های PV را می توان به صورت گروهی متصل کرد تا یک آرایه PV را تشکیل دهد. یک آرایه PV می تواند از دو یا صدها ماژول PV تشکیل شده باشد. تعداد ماژول های PV متصل شده در یک آرایه PV مقدار کل برقی که آرایه می تواند تولید کند را تعیین می کند.

سلول های فتوولتائیک جریان مستقیم (DC) الکتریسیته تولید می کنند. از این برق DC می توان برای شارژ باتری هایی استفاده کرد که به نوبه خود دستگاه هایی را که از جریان مستقیم برق استفاده می کنند تغذیه می کنند. تقریباً تمام برق به صورت جریان متناوب (AC) در سیستم های انتقال و توزیع برق عرضه می شود. دستگاه ها تماس گرفتند

سلول‌ها و ماژول‌های PV بیشترین مقدار برق را زمانی که مستقیماً رو به خورشید باشند تولید می‌کنند. ماژول‌ها و آرایه‌های PV می‌توانند از سیستم‌های ردیابی استفاده کنند که ماژول‌ها را دائماً به سمت خورشید حرکت می‌دهند، اما این سیستم‌ها گران هستند. اکثر سیستم‌های PV دارای ماژول‌هایی هستند که در یک موقعیت ثابت قرار دارند و ماژول‌ها مستقیماً رو به جنوب هستند (در نیمکره شمالی - مستقیماً به سمت شمال در نیمکره جنوبی) و با زاویه‌ای که عملکرد فیزیکی و اقتصادی سیستم را بهینه می‌کند.

سلول‌های فتوولتائیک خورشیدی در پانل‌ها (ماژول‌ها) گروه‌بندی می‌شوند و پانل‌ها را می‌توان در آرایه‌هایی با اندازه‌های مختلف گروه‌بندی کرد تا مقادیر کم تا زیاد الکتریسیته تولید کنند، مانند برق رسانی به پمپ‌های آب برای آب دام، برای تأمین برق برای خانه‌ها، یا برای تأمین برق. تولید برق در مقیاس

منبع: آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (حق کپی رایت)

کاربردهای سیستم های فتوولتائیک

کوچکترین ماشین حساب و ساعت مچی برق سیستم های فتوولتائیک. سیستم‌های بزرگ‌تر می‌توانند برق را برای پمپاژ آب، تغذیه تجهیزات ارتباطی، تامین برق برای یک خانه یا کسب‌وکار منفرد، یا تشکیل آرایه‌های بزرگی که برق هزاران مصرف‌کننده برق را تامین می‌کنند، فراهم کنند.

برخی از مزایای سیستم های PV عبارتند از

سیستم های PV می توانند برق را در مکان هایی که سیستم های توزیع برق (خطوط برق) وجود ندارند، تامین کنند و همچنین می توانند برق را به یک
آرایه های PV را می توان به سرعت نصب کرد و می تواند هر اندازه ای داشته باشد.
¢اثرات زیست محیطی سیستم های PV واقع در ساختمان ها حداقل است.

منبع: آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (حق کپی رایت)

منبع: آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (حق کپی رایت)

تاریخچه فتوولتائیک

اولین سلول PV عملی در سال 1954 توسط محققان Bell Telephone ساخته شد. با شروع در اواخر دهه 1950، سلول های PV برای تامین انرژی ماهواره های فضایی ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفتند. در اواخر دهه 1970، پانل های PV برق را از راه دور یا از راه دور تامین می کردند

اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) تخمین می زند که برق تولید شده در نیروگاه های PV در مقیاس شهری از 76 میلیون کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) در سال 2008 به 69 میلیارد (کیلووات ساعت) در سال 2019 افزایش یافته است. نیروگاه های مقیاس شهری حداقل 1000 کیلووات (یا) دارند. یک مگاوات) ظرفیت تولید برق. EIA تخمین می زند که 33 میلیارد کیلووات ساعت توسط سیستم های PV متصل به شبکه در مقیاس کوچک در سال 2019 تولید شده است که از 11 میلیارد کیلووات ساعت در سال 2014 افزایش یافته است. سیستم های PV در مقیاس کوچک سیستم هایی هستند که کمتر از یک مگاوات ظرفیت تولید برق دارند. اکثر آنها بر روی ساختمان ها قرار دارند و گاهی اوقات نامیده می شوند