Solar, fotovoltaik ve elektriği açıkladı

Fotovoltaik hücreler güneş ışığını elektriğe dönüştürür

Genel olarak güneş pili olarak adlandırılan bir fotovoltaik (PV) hücre, güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştüren mekanik olmayan bir cihazdır. Bazı PV hücreleri yapay ışığı elektriğe dönüştürebilir.

Fotonlar güneş enerjisi taşır

Güneş ışığı fotonlardan veya güneş enerjisi parçacıklarından oluşur. Bu fotonlar, farklı dalga boylarına karşılık gelen değişen miktarlarda enerji içerir.

A

elektrik akışı

Her biri negatif yük taşıyan elektronların hücrenin ön yüzeyine doğru hareketi, hücrenin ön ve arka yüzeyleri arasında bir elektrik yükü dengesizliği yaratır. Bu dengesizlik, sırayla, bir pilin negatif ve pozitif terminalleri gibi bir voltaj potansiyeli yaratır. Hücre üzerindeki elektrik iletkenleri elektronları emer. İletkenler bir elektrik devresinde pil gibi harici bir yüke bağlandığında, devrede elektrik akar.

Fotovoltaik sistemlerin verimliliği, fotovoltaik teknolojinin türüne göre değişir

PV hücrelerinin güneş ışığını elektriğe dönüştürme verimliliği, yarı iletken malzemenin türüne ve PV hücre teknolojisine göre değişir. Piyasada bulunan PV modüllerinin verimliliği 1980'lerin ortalarında ortalama %10'un altındaydı, 2015'te yaklaşık %15'e yükseldi ve şu anda son teknoloji modüller için %20'ye yaklaşıyor. Deneysel PV hücreleri ve uzay uyduları gibi niş pazarlar için PV hücreleri yaklaşık %50 verimlilik elde etti.

Fotovoltaik sistemler nasıl çalışır?

PV hücresi, bir PV sisteminin temel yapı taşıdır. Bireysel hücrelerin boyutu yaklaşık 0.5 inç ila yaklaşık 4 inç arasında değişebilir. Bununla birlikte, bir hücre yalnızca 1 veya 2 Watt üretir; bu, yalnızca hesap makinelerine veya kol saatlerine güç sağlamak gibi küçük kullanımlar için yeterli elektriktir.

PV hücreleri, paketlenmiş, hava koşullarına dayanıklı bir PV modülüne veya paneline elektriksel olarak bağlıdır. PV modüllerinin boyutları ve üretebilecekleri elektrik miktarı farklıdır. PV modülü elektrik üretme kapasitesi, modüldeki hücre sayısı veya modülün yüzey alanı ile orantılı olarak artar. PV modülleri, bir PV dizisi oluşturmak için gruplar halinde bağlanabilir. Bir PV dizisi, iki veya yüzlerce PV modülünden oluşabilir. Bir PV dizisine bağlı PV modüllerinin sayısı, dizinin üretebileceği toplam elektrik miktarını belirler.

Fotovoltaik hücreler doğru akım (DC) elektriği üretir. Bu DC elektrik, sırayla doğru akım elektriği kullanan cihazları çalıştıran pilleri şarj etmek için kullanılabilir. Elektrik iletim ve dağıtım sistemlerinde elektriğin tamamına yakını alternatif akım (AC) olarak sağlanmaktadır. Aranan cihazlar

PV hücreleri ve modülleri, doğrudan güneşe baktıklarında en büyük miktarda elektrik üreteceklerdir. PV modülleri ve dizileri, modülleri sürekli güneşe bakacak şekilde hareket ettiren izleme sistemlerini kullanabilir, ancak bu sistemler pahalıdır. Çoğu PV sistemi, modüller doğrudan güneye (kuzey yarımkürede - güney yarımkürede doğrudan kuzeye) bakan ve sistemin fiziksel ve ekonomik performansını optimize eden bir açıda sabit bir konumda modüllere sahiptir.

Güneş fotovoltaik hücreleri paneller (modüller) halinde gruplandırılmıştır ve paneller, küçükten büyüğe doğru elektrik üretmek için farklı boyutlarda diziler halinde gruplandırılabilir; ölçekli elektrik üretimi.

Kaynak: Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (telif hakkı saklıdır)

Fotovoltaik sistemlerin uygulamaları

En küçük fotovoltaik sistemler hesap makinelerine ve kol saatlerine güç sağlar. Daha büyük sistemler, su pompalamak, iletişim ekipmanına güç sağlamak, tek bir ev veya işyeri için elektrik sağlamak veya binlerce elektrik tüketicisine elektrik sağlayan büyük diziler oluşturmak için elektrik sağlayabilir.

PV sistemlerinin bazı avantajları şunlardır:

â¢PV sistemler, elektrik dağıtım sistemlerinin (enerji hatları) bulunmadığı yerlerde elektrik enerjisi sağlayabildiği gibi, bir elektrik şebekesine de elektrik sağlayabilirler.
â¢PV dizileri hızlı bir şekilde kurulabilir ve herhangi bir boyutta olabilir.
â¢Binalara yerleştirilen PV sistemlerinin çevresel etkileri minimumdur.

Kaynak: Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (telif hakkı saklıdır)

Kaynak: Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (telif hakkı saklıdır)

fotovoltaik tarihi

İlk pratik PV hücresi, 1954 yılında Bell Telephone araştırmacıları tarafından geliştirildi. 1950'lerin sonlarından başlayarak, ABD uzay uydularına güç sağlamak için PV hücreleri kullanıldı. 1970'lerin sonlarında, PV paneller uzaktan veya uzaktan elektrik sağlıyordu.

ABD Enerji Bilgi İdaresi (EIA), kamu hizmeti ölçeğindeki PV elektrik santrallerinde üretilen elektriğin 2008'de 76 milyon kilovatsaatten (kWh) 2019'da 69 milyara (kWh) yükseldiğini tahmin ediyor. Kamu hizmeti ölçeğindeki elektrik santrallerinde en az 1.000 kilovat (veya bir megavat) elektrik üretim kapasitesi. EIA, 2014'te 11 milyar kWh olan küçük ölçekli şebekeye bağlı PV sistemlerinin 2019'da 33 milyar kWh ürettiğini tahmin ediyor. Küçük ölçekli PV sistemleri, bir megavattan daha az elektrik üretim kapasitesine sahip sistemlerdir. Çoğu binalarda bulunur ve bazen