Solar forklarte solceller og elektrisitet

Fotovoltaiske celler konverterer sollys til elektrisitet

En fotovoltaisk (PV) celle, ofte kalt en solcelle, er en ikke-mekanisk enhet som konverterer sollys direkte til elektrisitet. Noen PV-celler kan konvertere kunstig lys til elektrisitet.

Fotoner bærer solenergi

Sollys er sammensatt av fotoner, eller partikler av solenergi. Disse fotonene inneholder varierende mengder energi som tilsvarer de forskjellige bølgelengdene til

EN

Strømmen av elektrisitet

Bevegelsen av elektroner, som hver bærer en negativ ladning, mot frontoverflaten av cellen skaper en ubalanse av elektrisk ladning mellom cellens for- og bakoverflater. Denne ubalansen skaper i sin tur et spenningspotensial som de negative og positive polene til et batteri. Elektriske ledere på cellen absorberer elektronene. Når lederne er koblet i en elektrisk krets til en ekstern last, for eksempel et batteri, flyter det strøm i kretsen.

Effektiviteten til solcelleanlegg varierer etter type solcelleteknologi

Effektiviteten som PV-celler konverterer sollys til elektrisitet med varierer med typen halvledermateriale og PV-celleteknologi. Effektiviteten til kommersielt tilgjengelige PV-moduler var i gjennomsnitt mindre enn 10 % på midten av 1980-tallet, økte til rundt 15 % innen 2015, og nærmer seg nå 20 % for toppmoderne moduler. Eksperimentelle PV-celler og PV-celler for nisjemarkeder, som romsatellitter, har oppnådd nesten 50 % effektivitet.

Hvordan solcelleanlegg fungerer

PV-cellen er den grunnleggende byggesteinen i et PV-system. Individuelle celler kan variere i størrelse fra omtrent 0,5 tommer til omtrent 4 tommer på tvers. En celle produserer imidlertid bare 1 eller 2 watt, som bare er nok strøm for små bruksområder, for eksempel for å drive kalkulatorer eller armbåndsur.

PV-celler kobles elektrisk i en pakket, værtett PV-modul eller panel. PV-moduler varierer i størrelse og i mengden elektrisitet de kan produsere. PV-modulens elektrisitetsgenererende kapasitet øker med antall celler i modulen eller i modulens overflate. PV-moduler kan kobles sammen i grupper for å danne en PV-array. En PV-array kan bestå av to eller hundrevis av PV-moduler. Antall PV-moduler koblet i en PV-matrise bestemmer den totale mengden elektrisitet matrisen kan generere.

Fotovoltaiske celler genererer likestrøm (DC). Denne likestrømsstrømmen kan brukes til å lade batterier som igjen driver enheter som bruker likestrøm. Nesten all elektrisitet leveres som vekselstrøm (AC) i kraftoverførings- og distribusjonssystemer. Enheter kalt

PV-celler og -moduler vil produsere den største mengden elektrisitet når de er direkte vendt mot solen. PV-moduler og arrays kan bruke sporingssystemer som flytter modulene til konstant å vende mot solen, men disse systemene er dyre. De fleste PV-systemer har moduler i en fast posisjon med modulene vendt rett sør (på den nordlige halvkule – direkte nord på den sørlige halvkule) og i en vinkel som optimerer den fysiske og økonomiske ytelsen til systemet.

Solcelleceller er gruppert i paneler (moduler), og paneler kan grupperes i matriser av forskjellige størrelser for å produsere små til store mengder elektrisitet, for eksempel for å drive vannpumper for husdyrvann, for å skaffe strøm til hjem, eller for bruk- elektrisitetsproduksjon i stor skala.

Kilde: National Renewable Energy Laboratory (opphavsrettsbeskyttet)

Anvendelser av solcelleanlegg

De minste solcelleanleggene driver kalkulatorer og armbåndsur. Større systemer kan gi strøm til å pumpe vann, for å drive kommunikasjonsutstyr, for å levere strøm til et enkelt hjem eller bedrift, eller for å danne store matriser som leverer strøm til tusenvis av strømforbrukere.

Noen fordeler med PV-systemer er

â¢PV-anlegg kan levere elektrisitet på steder der elektrisitetsdistribusjonssystemer (kraftledninger) ikke finnes, og de kan også levere elektrisitet til en
â¢PV-arrayer kan installeres raskt og kan ha alle størrelser.
â¢Miljøeffekten av solcelleanlegg plassert på bygninger er minimal.

Kilde: National Renewable Energy Laboratory (opphavsrettsbeskyttet)

Kilde: National Renewable Energy Laboratory (opphavsrettsbeskyttet)

Historien om solceller

Den første praktiske PV-cellen ble utviklet i 1954 av Bell Telephone-forskere. Fra slutten av 1950-tallet ble PV-celler brukt til å drive amerikanske romsatellitter. På slutten av 1970-tallet ga PV-paneler strøm i fjerntliggende, eller

U.S. Energy Information Administration (EIA) anslår at elektrisitet generert ved PV-kraftverk i bruksskala økte fra 76 millioner kilowattimer (kWh) i 2008 til 69 milliarder (kWh) i 2019. Kraftverk i nytteskala har minst 1000 kilowatt (eller en megawatt) elektrisitetsproduksjonskapasitet. EIA anslår at 33 milliarder kWh ble generert av småskala netttilkoblede PV-systemer i 2019, opp fra 11 milliarder kWh i 2014. Småskala PV-systemer er systemer som har mindre enn én megawatt elektrisitetsproduksjonskapasitet. De fleste er plassert på bygninger og kalles noen ganger