Solar legde fotovoltaïsche energie en elektriciteit uit

Fotovoltaïsche cellen zetten zonlicht om in elektriciteit

Een fotovoltaïsche (PV) cel, gewoonlijk een zonnecel genoemd, is een niet-mechanisch apparaat dat zonlicht direct omzet in elektriciteit. Sommige PV-cellen kunnen kunstlicht omzetten in elektriciteit.

Fotonen dragen zonne-energie

Zonlicht bestaat uit fotonen of deeltjes zonne-energie. Deze fotonen bevatten verschillende hoeveelheden energie die overeenkomen met de verschillende golflengten van de

A

De stroom van elektriciteit

De beweging van elektronen, elk met een negatieve lading, naar het vooroppervlak van de cel, creëert een onbalans van elektrische lading tussen het voor- en achteroppervlak van de cel. Deze onbalans creëert op zijn beurt een spanningspotentiaal zoals de negatieve en positieve polen van een batterij. Elektrische geleiders op de cel absorberen de elektronen. Wanneer de geleiders in een elektrisch circuit zijn aangesloten op een externe belasting, zoals een batterij, stroomt er elektriciteit in het circuit.

De efficiëntie van fotovoltaïsche systemen verschilt per type fotovoltaïsche technologie

De efficiëntie waarmee PV-cellen zonlicht omzetten in elektriciteit varieert per type halfgeleidermateriaal en PV-celtechnologie. Het rendement van in de handel verkrijgbare PV-modules bedroeg halverwege de jaren tachtig gemiddeld minder dan 10%, steeg tot ongeveer 15% in 2015 en nadert nu de 20% voor geavanceerde modules. Experimentele PV-cellen en PV-cellen voor nichemarkten, zoals ruimtesatellieten, hebben een efficiëntie van bijna 50% bereikt.

Hoe fotovoltaïsche systemen werken

De PV-cel is de basisbouwsteen van een PV-systeem. Individuele cellen kunnen in grootte variëren van ongeveer 0,5 inch tot ongeveer 4 inch breed. Eén cel produceert echter slechts 1 of 2 watt, wat alleen voldoende elektriciteit is voor kleine toepassingen, zoals rekenmachines of polshorloges.

PV-cellen zijn elektrisch verbonden in een verpakte, weerbestendige PV-module of -paneel. PV-modules variëren in grootte en in de hoeveelheid elektriciteit die ze kunnen produceren. De capaciteit voor het opwekken van elektriciteit door PV-modules neemt toe met het aantal cellen in de module of in het oppervlak van de module. PV-modules kunnen in groepen worden aangesloten om een ​​PV-array te vormen. Een PV-array kan uit twee of honderden PV-modules bestaan. Het aantal aangesloten PV-modules in een PV-array bepaalt de totale hoeveelheid elektriciteit die de array kan opwekken.

Fotovoltaïsche cellen wekken gelijkstroom (DC) elektriciteit op. Deze DC-elektriciteit kan worden gebruikt om batterijen op te laden die op hun beurt apparaten voeden die gelijkstroom gebruiken. Bijna alle elektriciteit wordt geleverd als wisselstroom (AC) in transmissie- en distributiesystemen voor elektriciteit. Apparaten gebeld

PV-cellen en -modules zullen de grootste hoeveelheid elektriciteit produceren wanneer ze direct in de zon staan. PV-modules en -arrays kunnen volgsystemen gebruiken die de modules verplaatsen om constant naar de zon te kijken, maar deze systemen zijn duur. De meeste PV-systemen hebben modules in een vaste positie met de modules direct naar het zuiden gericht (op het noordelijk halfrond - direct naar het noorden op het zuidelijk halfrond) en onder een hoek die de fysieke en economische prestaties van het systeem optimaliseert.

Fotovoltaïsche zonnecellen zijn gegroepeerd in panelen (modules) en panelen kunnen worden gegroepeerd in reeksen van verschillende groottes om kleine tot grote hoeveelheden elektriciteit te produceren, zoals voor het aandrijven van waterpompen voor veewater, voor het leveren van elektriciteit voor huizen of voor nutsvoorzieningen. schaal elektriciteitsopwekking.

Bron: National Renewable Energy Laboratory (auteursrechtelijk beschermd)

Toepassingen van fotovoltaïsche systemen

De kleinste fotovoltaïsche systemen leveren rekenmachines en polshorloges. Grotere systemen kunnen elektriciteit leveren om water te pompen, om communicatieapparatuur van stroom te voorzien, om elektriciteit te leveren aan een enkel huis of bedrijf, of om grote arrays te vormen die elektriciteit leveren aan duizenden elektriciteitsverbruikers.

Enkele voordelen van PV-systemen zijn

â¢PV-systemen kunnen elektriciteit leveren op locaties waar elektriciteitsdistributiesystemen (hoogspanningslijnen) niet bestaan, en ze kunnen ook elektriciteit leveren aan een
â¢PV-arrays kunnen snel worden geïnstalleerd en kunnen elke grootte hebben.
â¢De milieueffecten van PV-systemen op gebouwen zijn minimaal.

Bron: National Renewable Energy Laboratory (auteursrechtelijk beschermd)

Bron: National Renewable Energy Laboratory (auteursrechtelijk beschermd)

Geschiedenis van fotovoltaïsche cellen

De eerste praktische PV-cel werd in 1954 ontwikkeld door onderzoekers van Bell Telephone. Vanaf het einde van de jaren vijftig werden PV-cellen gebruikt om Amerikaanse ruimtesatellieten van stroom te voorzien. Tegen het einde van de jaren zeventig zorgden PV-panelen voor elektriciteit in afgelegen gebieden

De Amerikaanse Energy Information Administration (EIA) schat dat de opgewekte elektriciteit in PV-energiecentrales op nutsschaal is gestegen van 76 miljoen kilowattuur (kWh) in 2008 tot 69 miljard (kWh) in 2019. Energiecentrales op nutsschaal hebben ten minste 1.000 kilowatt (of één megawatt) elektriciteitsopwekkingscapaciteit. EIA schat dat in 2019 33 miljard kWh werd opgewekt door kleinschalige netgekoppelde PV-systemen, tegen 11 miljard kWh in 2014. Kleinschalige PV-systemen zijn systemen met minder dan één megawatt aan elektriciteitsopwekkingscapaciteit. De meeste bevinden zich op gebouwen en worden soms genoemd