Fotogalvaanilise elektritootmise peamised põhimõtted ja eelised

Fotogalvaaniline elektritootmine on tehnoloogia, mis muudab valgusenergia otse elektriks, kasutades fotogalvaanilist efekti pooljuhtide liidesel. See koosneb peamiselt kolmest osast: päikesepaneelidest, kontrolleritest ja inverteritest. Peamised komponendid on elektroonilised komponendid. Pärast päikesepatareide järjestikku ühendamist saab neid pakendada ja kaitsta, et moodustada suure pindalaga päikesepatarei mooduleid, mida saab seejärel kombineerida toitekontrollerite ja muude komponentidega, et moodustada fotogalvaanilisi energiatootmisseadmeid.

Fotogalvaanilise elektrienergia tootmise peamine põhimõte on pooljuhtide fotoelektriline efekt. Kui footonid kiiritavad metalli, võivad metallis olevad elektronid nende energia täielikult neelata. Elektronide neeldunud energia on piisavalt suur, et ületada metalliaatomites töö tegemiseks Coulombi jõud ja pääseda metalli pinnalt fotoelektronideks. Räni aatomitel on neli välist elektroni. Kui puhas räni on legeeritud viie välise elektroniga aatomitega, näiteks fosfori aatomitega, muutub see N-tüüpi pooljuhiks. Kui puhas räni on legeeritud kolme välise elektroniga aatomitega, näiteks booriaatomitega, moodustab see P-tüüpi pooljuhi. Kui P-tüüpi ja N-tüüpi kombineerida, moodustab kontaktpind potentsiaalse erinevuse, muutudes päikesepatareiks. Kui pn-siirtele paistab päikesevalgus, liigub vool P-tüüpi küljelt N-tüüpi poolele, moodustades voolu.

Fotoelektriline efekt on füüsikas oluline ja maagiline nähtus. Elektromagnetlainete kiiritamisel üle teatud sageduse (tuntud kui piirsagedus) neelavad teatud ainete elektronid energiat ja väljuvad, moodustades elektrivoolu, mida nimetatakse fotoelektriliseks. Fotogalvaanilise elektritootmise skemaatiline diagramm näitab, et polükristalliline räni töödeldakse räniplaatideks selliste protsesside abil nagu valuploki valamine, valuploki purustamine ja viilutamine. Boori, fosfori jne jälgede doping ja difusioon. Räniplaadile tekib pn-liide. Seejärel prinditakse siiditrüki abil peenelt valmistatud hõbepasta ränivahvlile, moodustades ruudustiku. Pärast paagutamist tehakse sellest ka tagumine elektrood ja akuelementide valmistamiseks kaetakse pinnale peegeldumisvastane kate võrejoontega. Aku on paigutatud ja kombineeritud, et moodustada akumoodul, mis moodustab suure trükkplaadi. Tavaliselt on komponendid ümbritsetud alumiiniumraamiga, mille esiküljel on klaaskate ja tagaküljel elektroodid. Aku komponentide ja muude abiseadmetega saab moodustada elektritootmissüsteemi. Alalisvoolu vahelduvvooluks muutmiseks on vaja paigaldada inverter. Pärast elektritootmist saab seda salvestada akudesse või sisestada avalikku elektrivõrku. Elektritootmissüsteemide maksumusest moodustavad aku komponendid ligikaudu 50%, samas kui voolumuundurid, paigalduskulud, muud abikomponendid ja muud kulud täiendavad 50%.