Solar menerangkan fotovoltaik dan elektrik

Sel fotovoltaik menukarkan cahaya matahari kepada tenaga elektrik

Sel fotovoltaik (PV), biasanya dipanggil sel suria, ialah peranti bukan mekanikal yang menukar cahaya matahari terus kepada elektrik. Sesetengah sel PV boleh menukar cahaya buatan kepada elektrik.

Foton membawa tenaga suria

Cahaya matahari terdiri daripada foton, atau zarah tenaga suria. Foton ini mengandungi jumlah tenaga yang berbeza-beza yang sepadan dengan panjang gelombang yang berbeza

A

Aliran elektrik

Pergerakan elektron, masing-masing membawa cas negatif, ke arah permukaan hadapan sel mewujudkan ketidakseimbangan cas elektrik antara permukaan hadapan dan belakang sel. Ketidakseimbangan ini, seterusnya, mewujudkan potensi voltan seperti terminal negatif dan positif bateri. Konduktor elektrik pada sel menyerap elektron. Apabila konduktor disambungkan dalam litar elektrik kepada beban luaran, seperti bateri, elektrik mengalir dalam litar.

Kecekapan sistem fotovoltaik berbeza mengikut jenis teknologi fotovoltaik

Kecekapan sel PV menukar cahaya matahari kepada elektrik berbeza mengikut jenis bahan semikonduktor dan teknologi sel PV. Kecekapan modul PV yang tersedia secara komersial berpurata kurang daripada 10% pada pertengahan 1980-an, meningkat kepada sekitar 15% menjelang 2015, dan kini menghampiri 20% untuk modul terkini. Sel PV percubaan dan sel PV untuk pasaran khusus, seperti satelit angkasa, telah mencapai hampir 50% kecekapan.

Bagaimana sistem fotovoltaik beroperasi

Sel PV ialah blok binaan asas sistem PV. Saiz sel individu boleh berbeza-beza dari kira-kira 0.5 inci hingga kira-kira 4 inci. Walau bagaimanapun, satu sel hanya menghasilkan 1 atau 2 Watt, iaitu tenaga elektrik yang mencukupi untuk kegunaan kecil, seperti untuk menghidupkan kalkulator atau jam tangan.

Sel PV disambungkan secara elektrik dalam modul atau panel PV yang dibungkus dan tahan cuaca. Modul PV berbeza dalam saiz dan dalam jumlah elektrik yang boleh dihasilkannya. Kapasiti penjanaan elektrik modul PV meningkat dengan bilangan sel dalam modul atau dalam kawasan permukaan modul. Modul PV boleh disambungkan dalam kumpulan untuk membentuk tatasusunan PV. Tatasusunan PV boleh terdiri daripada dua atau ratusan modul PV. Bilangan modul PV yang disambungkan dalam tatasusunan PV menentukan jumlah tenaga elektrik yang boleh dihasilkan oleh tatasusunan.

Sel fotovoltan menjana elektrik arus terus (DC). Elektrik DC ini boleh digunakan untuk mengecas bateri yang, seterusnya, peranti kuasa yang menggunakan elektrik arus terus. Hampir semua tenaga elektrik dibekalkan sebagai arus ulang alik (AC) dalam sistem penghantaran dan pengagihan elektrik. Peranti dipanggil

Sel dan modul PV akan menghasilkan jumlah elektrik yang paling banyak apabila ia menghadap terus ke matahari. Modul dan tatasusunan PV boleh menggunakan sistem penjejakan yang menggerakkan modul untuk sentiasa menghadap matahari, tetapi sistem ini mahal. Kebanyakan sistem PV mempunyai modul dalam kedudukan tetap dengan modul menghadap terus ke selatan (di hemisfera utaraâterus ke utara di hemisfera selatan) dan pada sudut yang mengoptimumkan prestasi fizikal dan ekonomi sistem.

Sel fotovoltaik suria dikumpulkan dalam panel (modul), dan panel boleh dikumpulkan ke dalam tatasusunan dengan saiz yang berbeza untuk menghasilkan jumlah elektrik yang kecil hingga besar, seperti untuk membekalkan pam air untuk air ternakan, untuk membekalkan elektrik untuk rumah, atau untuk utiliti- penjanaan elektrik skala.

Sumber: Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (hak cipta)

Aplikasi sistem fotovoltaik

Kalkulator kuasa dan jam tangan sistem fotovoltaik terkecil. Sistem yang lebih besar boleh membekalkan elektrik untuk mengepam air, untuk membekalkan peralatan komunikasi, untuk membekalkan elektrik untuk satu rumah atau perniagaan, atau untuk membentuk susunan besar yang membekalkan elektrik kepada beribu-ribu pengguna elektrik.

Beberapa kelebihan sistem PV ialah

â¢Sistem PV boleh membekalkan elektrik di lokasi yang sistem pengagihan elektrik (talian kuasa) tidak wujud, dan mereka juga boleh membekalkan elektrik kepada
⢠Tatasusunan PV boleh dipasang dengan cepat dan boleh dalam sebarang saiz.
â¢Kesan alam sekitar sistem PV yang terletak pada bangunan adalah minimum.

Sumber: Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (hak cipta)

Sumber: Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (hak cipta)

Sejarah fotovoltaik

Sel PV praktikal pertama telah dibangunkan pada tahun 1954 oleh penyelidik Bell Telephone. Bermula pada akhir 1950-an, sel PV digunakan untuk menggerakkan satelit angkasa A.S. Menjelang akhir 1970-an, panel PV telah membekalkan elektrik dalam jarak jauh, atau

Pentadbiran Maklumat Tenaga (EIA) A.S. menganggarkan tenaga elektrik yang dijana di loji janakuasa PV skala utiliti meningkat daripada 76 juta kilowatt (kWj) pada 2008 kepada 69 bilion (kWj) pada 2019. Loji kuasa skala utiliti mempunyai sekurang-kurangnya 1,000 kilowatt (atau satu megawatt) kapasiti penjanaan elektrik. EIA menganggarkan 33 bilion kWj dijana oleh sistem PV bersambung grid berskala kecil pada 2019, meningkat daripada 11 bilion kWj pada 2014. Sistem PV berskala kecil ialah sistem yang mempunyai kapasiti penjanaan elektrik kurang daripada satu megawatt. Kebanyakannya terletak di bangunan dan kadangkala dipanggil