Obsežen vodnik za razumevanje sončnih celic: razlaga pogostih vprašanj

1. Kaj je fotovoltaika?

Fotovoltaika je neposredna pretvorba sončne svetlobe v električno energijo z uporabo fotovoltaičnega učinka. Ta proces vključuje sončne celice, znane tudi kot fotovoltaične celice, ki zajemajo sončno svetlobo in jo pretvarjajo v električno energijo.

2. Kako se fotovoltaika razlikuje od drugih tehnologij za pretvorbo sončne energije?

V nasprotju z drugimi metodami, ki pretvarjajo sončno svetlobo v toploto (kot so solarni grelniki vode ali sončna termalna proizvodnja električne energije), fotovoltaika neposredno pretvarja sončno svetlobo v elektriko brez vmesnih korakov. Ta neposredna pretvorba je učinkovitejša in vsestranska za različne aplikacije.

3. Kako deluje sončna celica?

Sončna celica deluje tako, da absorbira svetlobo, ki vzbuja elektrone v materialu, kar jim omogoča pretok in ustvarjanje električne energije. Ključna komponenta v tem procesu je pn spoj, kjer dve različni regiji polprevodniškega materiala ustvarjata električno polje, ki pomaga ločevati in zbirati ustvarjene elektrone ter proizvajati tok in napetost.

4. Kaj je učinkovitost sončnih celic in zakaj se zdi, da se številke učinkovitosti tako zelo razlikujejo?

Učinkovitost sončne celice je odstotek sončne svetlobe, pretvorjene v uporabno električno energijo. Učinkovitost se razlikuje zaradi različnih materialov in tehnologij, ki se uporabljajo v sončnih celicah. Komercialno dostopne sončne celice segajo od približno 5 % do 17 % učinkovitosti, medtem ko lahko napredne celice, ki se uporabljajo v vesolju, dosežejo do 33 %. Na učinkovitost vplivajo tudi dejavniki, kot so proizvodne tehnike in okoljski pogoji.

5. Katere so različne tehnologije sončnih celic?

Tehnologije sončnih celic se razlikujejo predvsem glede na materiale in proizvodne procese. Pogosti tipi vključujejo:

• Sončne celice iz silikonskih rezin: Najbolj razširjen, na voljo kot monokristalni ali multikristalni.
• Tankoplastne sončne celice: Izdelani iz materialov, kot so amorfni silicij, kadmijev telurid ali bakrov indijev diselenid, so tanjši in cenejši, a na splošno manj učinkoviti.
• III-V sončne celice: Visoko učinkovite celice iz materialov, kot je galijev arzenid, ki se pogosto uporabljajo v vesoljskih aplikacijah.
• Večspojne sončne celice: Kombinirajte različne materiale, da zajamete širši obseg sončnega spektra in tako zagotovite večjo učinkovitost.

Tehnologije sončnih celic se razlikujejo predvsem glede na materiale in proizvodne procese. Pogosti tipi vključujejo:

6. Kakšna je razlika med sončno celico in fotovoltaično ploščo ali nizom?

Sončna celica je ena sama enota, ki pretvarja sončno svetlobo v elektriko. Več sončnih celic je povezanih v fotovoltaično ploščo, ki poveča napetost in izhodno moč. Fotovoltaični niz se nanaša na sistem povezanih plošč.

7. Kakšno vrsto električne energije proizvaja PV panel?

PV paneli proizvajajo enosmerni (DC) elektriko, podobno kot energija iz baterij. To enosmerno moč je mogoče pretvoriti v izmenični tok (AC) s pomočjo pretvornika, zaradi česar je združljiva z večino gospodinjskih in omrežnih aplikacij.

8. Koliko moči proizvede PV plošča in kaj pomeni standardna ocena?

PV plošče so ocenjene glede na njihovo izhodno moč v standardnih preskusnih pogojih, ki se običajno imenujejo AM1,5, in pri sobni temperaturi. Za grobe ocene pomnožite nazivno moč plošče s 5 za lokacije na srednji zemljepisni širini, da določite dnevno proizvodnjo energije v kilovatnih urah (kWh).

9. Koliko fotovoltaične energije potrebujem za določeno aplikacijo?

Ocenite svoje potrebe po energiji tako, da izračunate dnevno porabo energije (v kWh) in uporabite praktično pravilo. Na primer, za lokacije okoli 30° zemljepisne širine delite skupno dnevno obremenitev s 4, da dobite zahtevano fotonapetostno moč. Po potrebi prilagodite ta faktor za višje ali nižje zemljepisne širine.

10. Katere so običajne fotonapetostne aplikacije?

Fotonapetostni sistemi se uporabljajo v različnih aplikacijah, od majhnih naprav, kot so kalkulatorji in ure, do obsežnih naprav, kot so stanovanjski sončni sistemi in elektrarne v komunalnem merilu. Še posebej so uporabni za oddaljene lokacije brez dostopa do omrežja in za zmanjšanje porabe električne energije v stanovanjskih in poslovnih stavbah.

11. Ali sončne celice proizvedejo več energije, kot je porabijo pri njihovi izdelavi?

Da, sončne celice imajo običajno čas povračila energije od nekaj mesecev do šest let, odvisno od vrste in lokacije. V svoji 20+ letni življenjski dobi proizvedejo veliko več energije, kot je porabijo pri njihovi proizvodnji.

12. Koliko stane PV moč?

Stroški PV panelov se razlikujejo, vendar je groba ocena za nameščene stanovanjske sisteme približno 7 USD na vat. To se lahko poveča za oddaljene sisteme. Namestitev in druge komponente lahko podvojijo stroške plošče. Cene so običajno podane na vat ali kvadratni meter.

13. Ali je fotovoltaika ekonomsko upravičena?

PV je ekonomsko upravičen za majhne obremenitve in oddaljene aplikacije brez dostopa do omrežja. Za sisteme, povezane z omrežjem, je odvisno od lokalnih cen električne energije, okoljskih vidikov in možnosti financiranja. V nekaterih primerih to ni najcenejša možnost v primerjavi s tradicionalnimi viri električne energije.

14. Kakšni so stroški PV električne energije v primerjavi z električno energijo, proizvedeno na druge načine?

Primerjava stroškov je lahko zapletena zaradi različnih cenovnih struktur. Stroški PV sistema so večinoma vnaprejšnji, medtem ko stroški običajne električne energije vključujejo tekoče gorivo in vzdrževanje. Ocene za PV elektriko segajo od 20 do 40 ¢/kWh, medtem ko običajna elektrika v ZDA običajno stane približno 8 ¢/kWh. Na to primerjavo vplivajo dejavniki, kot so lokacija, subvencije in prihodnje cene električne energije.

15. Katera podjetja izdelujejo PV celice in izdelke?

Številna podjetja proizvajajo PV celice in izdelke. Obsežen seznam je na voljo naSolarbuzz. Lokalni trgovci na drobno prodajajo tudi komponente ter nudijo storitve namestitve in vzdrževanja.

16. Kakšne so prednosti in slabosti fotovoltaike?

Prednosti:

• Zanesljivo in malo vzdrževanja
• Primeren za različne aplikacije, tako velike kot majhne
• Okolju prijazen
• Lahko se namesti hitro in postopno

Slabosti:

• Višji začetni stroški v primerjavi s tradicionalnimi viri električne energije
• Nižja gostota moči sončne svetlobe je manj primerna za aplikacije z visoko porabo energije, kot je transport

17. Kaj počneš za moč ponoči?

Pri samostojnih PV sistemih baterije shranjujejo odvečno energijo za nočno uporabo. Sistemi, povezani z omrežjem, ponoči uporabljajo električno energijo iz omrežja.

18. Kako dolgo traja fotovoltaični sistem?

Fotonapetostni sistemi so trajni, pogosto trajajo več kot 20 let z minimalnim vzdrževanjem. PV moduli imajo običajno 20-letno garancijo, medtem ko imajo elektronske komponente približno petletno garancijo. Baterije v samostojnih sistemih bo morda treba zamenjati vsakih 5-10 let.

19. Katere so komponente fotovoltaičnega sistema?

Ključne komponente vključujejo:

• Podsistem za kondicioniranje napajanja: Krmilniki in inverterji polnjenja
• Shranjevanje: Običajno svinčeno-kislinske baterije
• Ravnovesje komponent sistema (BOS).: ožičenje, montaža niza itd.

20. Ali je dovolj sončne svetlobe, da prispevamo k svetovnim potrebam po energiji?

Vsekakor. Zemlja od sonca v samo eni uri prejme več energije, kot jo svet porabi v celem letu.

21. Kako lahko sodelujem v programih za obnovljivo energijo?

Sodelujte z namestitvijo PV sistemov na vaši posesti ali s podporo programom zelene energije, ki za proizvodnjo električne energije uporabljajo obnovljive vire.

Z obravnavo teh pogosto zastavljenih vprašanj upamo, da bomo zagotovili celovito razumevanje sistemov sončne energije. Ne glede na to, ali razmišljate o namestitvi fotonapetostnega sistema ali vas samo zanima, kako deluje solarna tehnologija, ta vodnik ponuja dragocene vpoglede, ki vam bodo v pomoč pri sprejemanju odločitev. Za podrobnejše informacije in strokovne nasvete obiščite našo spletno stran naok-eps.com.