I principi fondamentali ed i vantaggi della produzione di energia fotovoltaica

La generazione di energia fotovoltaica è una tecnologia che converte direttamente l'energia luminosa in elettricità utilizzando l'effetto fotovoltaico sull'interfaccia del semiconduttore. Si compone principalmente di tre parti: pannelli solari, controller e inverter. I componenti principali sono componenti elettronici. Dopo che le celle solari sono state collegate in serie, possono essere impacchettate e protette per formare moduli di celle solari di ampia area, che possono poi essere combinati con controller di potenza e altri componenti per formare dispositivi di generazione di energia fotovoltaica.

Il principio fondamentale della produzione di energia fotovoltaica è l'effetto fotoelettrico dei semiconduttori. Quando i fotoni irradiano un metallo, la loro energia può essere completamente assorbita dagli elettroni del metallo. L'energia assorbita dagli elettroni è abbastanza grande da superare la forza di Coulomb all'interno degli atomi metallici per compiere lavoro e fuoriuscire dalla superficie metallica per diventare fotoelettroni. Gli atomi di silicio hanno quattro elettroni esterni. Se il silicio puro viene drogato con atomi con cinque elettroni esterni, come gli atomi di fosforo, diventa un semiconduttore di tipo N. Se il silicio puro viene drogato con atomi con tre elettroni esterni, come gli atomi di boro, forma un semiconduttore di tipo P. Quando il tipo P e il tipo N vengono combinati insieme, la superficie di contatto formerà una differenza di potenziale, diventando una cella solare. Quando la luce solare splende sulla giunzione pn, la corrente scorre dal lato di tipo P al lato di tipo N, formando una corrente.

L'effetto fotoelettrico è un fenomeno importante e magico in fisica. Sotto l'irradiazione di onde elettromagnetiche al di sopra di una certa frequenza (nota come frequenza limite), gli elettroni di alcune sostanze assorbono energia e fuoriescono per formare una corrente elettrica, detta fotoelettrica. Il diagramma schematico della generazione di energia fotovoltaica mostra che il silicio policristallino viene trasformato in wafer di silicio attraverso processi come la fusione dei lingotti, la rottura dei lingotti e l'affettatura. Drogaggio e diffusione di tracce di boro, fosforo, ecc. Sul wafer di silicio si formerà una giunzione pn. Successivamente, attraverso la serigrafia, la pasta d'argento finemente preparata viene stampata sul wafer di silicio per formare delle linee a griglia. Dopo la sinterizzazione, viene realizzato anche un elettrodo posteriore e sulla superficie viene rivestito un rivestimento antiriflesso con linee a griglia per realizzare le celle della batteria. La batteria è disposta e combinata per formare un modulo batteria, formando un grande circuito stampato. Tipicamente, i componenti sono circondati da un telaio in alluminio, con rivestimento in vetro sulla parte anteriore ed elettrodi sul retro. Con componenti della batteria e altre apparecchiature ausiliarie è possibile formare un sistema di generazione di energia. Per convertire la corrente continua in corrente alternata è necessario installare un inverter. Dopo la produzione di energia, può essere immagazzinata in batterie o immessa nella rete elettrica pubblica. Nel costo dei sistemi di generazione di energia, i componenti delle batterie rappresentano circa il 50%, mentre i convertitori di corrente, i costi di installazione, altri componenti ausiliari e altri costi rappresentano un ulteriore 50%.