Gambaran Keseluruhan Fotovoltaik Suria

Pengenalan kepada Penjanaan Kuasa Fotovolta Suria

Penjanaan kuasa fotovoltaik suria ialah satu cara penjanaan elektrik dengan menggunakan kesan fotovoltaik sel suria (peranti semikonduktor yang serupa dengan diod kristal) untuk menukar secara langsung tenaga pancaran matahari kepada tenaga elektrik, dan penukar tenaga penjanaan kuasa fotovoltan suria adalah sel suria, juga dikenali sebagai sel fotovoltaik. Apabila cahaya matahari mengenai sel suria (terdiri daripada dua jenis bahan semikonduktor homogen jenis P dan N yang berbeza), sebahagian daripada cahaya dipantulkan, sebahagian daripada cahaya diserap dan sebahagian daripada cahaya melalui sel. Tenaga cahaya yang diserap untuk merangsang keadaan tenaga tinggi terikat bagi elektron, menghasilkan pasangan elektron - lubang, dalam persimpangan PN medan elektrik terbina dalam, elektron, lubang dan pergerakan satu sama lain (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1-1), Kawasan N lubang ke rantau P, rantau P elektron ke kawasan N pergerakan bahagian cahaya sel suria supaya sejumlah besar cas negatif (elektron) terkumpul, dan sejumlah besar positif cas (lubang) terkumpul di bahagian lampu belakang bateri. Jika beban disambungkan ke kedua-dua hujung sel, arus akan melalui beban, dan apabila cahaya terus bersinar, arus malar akan mengalir melalui beban. Sel suria tunggal ialah kepingan nipis simpang PN semikonduktor, keadaan cahaya standard, voltan keluaran berkadar 0.5 ~ 0.55 V. Untuk mendapatkan voltan keluaran yang lebih tinggi dan kuasa yang lebih besar kapasiti, dalam aplikasi praktikal selalunya menyambungkan berbilang sel solar bersama-sama untuk membentuk pek bateri, atau lebih banyak pek bateri untuk membentuk tatasusunan fotovoltaik, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1-2. Kuasa keluaran sel suria adalah rawak, dan kuasa keluaran sel suria yang sama adalah berbeza pada masa yang berbeza, di lokasi yang berbeza, dengan intensiti cahaya yang berbeza, dan dalam kaedah pemasangan yang berbeza.

1-1 Prinsip penjanaan kuasa sel fotovoltaik solar

1-2 Daripada Sel dan Modul kepada Tatasusunan PV

Faedah PV Solar

Proses penjanaan kuasa fotovolta suria adalah mudah, tanpa bahagian berputar mekanikal, tiada penggunaan bahan api, tiada pelepasan sebarang bahan termasuk gas rumah hijau, tiada bunyi bising dan tiada pencemaran; sumber tenaga suria diedarkan secara meluas dan tidak habis-habis. Oleh itu, berbanding dengan teknologi penjanaan kuasa baharu seperti kuasa angin dan penjanaan kuasa biojisim, penjanaan kuasa fotovoltaik ialah teknologi penjanaan kuasa tenaga boleh baharu yang dicirikan oleh pembangunan paling mampan (sumber terkaya dan proses penjanaan kuasa terbersih), dan kelebihan utamanya ialah seperti berikut.

(1) Sumber tenaga suria tidak habis-habis, tenaga suria yang disinari ke bumi adalah hampir 6,000 kali lebih besar daripada tenaga yang digunakan oleh manusia pada masa ini, dan tenaga suria diedarkan secara meluas di bumi, selagi terdapat adalah ringan di tempat di mana sistem penjanaan kuasa fotovoltaik boleh digunakan tanpa sekatan geografi, ketinggian dan faktor lain.

(2) Walaupun di permukaan bumi, dimensi yang berbeza, perbezaan dalam keadaan iklim dan faktor lain akan menyebabkan sinaran suria tidak sekata, tetapi kerana sumber tenaga suria boleh didapati di mana-mana, boleh menjadi dekat dengan penyelesaian penjanaan kuasa, bekalan kuasa dan elektrik, lakukan tidak perlu diangkut dalam jarak yang jauh, untuk mengelakkan pelaburan talian penghantaran jarak jauh dan kehilangan tenaga elektrik.

(3) Penjanaan kuasa fotovoltaik adalah secara langsung daripada penukaran foton kepada elektron, tiada proses perantaraan (seperti tenaga haba ditukar kepada tenaga mekanikal, tenaga mekanikal ditukar kepada tenaga elektromagnet, dll.) dan pergerakan mekanikal, tidak ada haus dan lusuh mekanikal . Menurut analisis termodinamik, penjanaan kuasa fotovoltaik mempunyai kecekapan penjanaan kuasa teori yang sangat tinggi, sehingga 80 peratus atau lebih, potensi pembangunan teknologi.

(4) Penjanaan kuasa fotovoltaik sendiri tidak menggunakan bahan api, pelepasan gas rumah hijau dan bahan ekzos lain hampir sifar, tidak menghasilkan bunyi bising, dan tidak akan mencemarkan udara dan air, mesra alam sekitar. Tidak akan mengalami krisis tenaga atau kesan ketidakstabilan pasaran bahan api, tenaga solar adalah tenaga boleh diperbaharui hijau sebenar.

(5) Proses penjanaan kuasa fotovoltaik tidak memerlukan air penyejuk, dan peranti penjanaan kuasa boleh dipasang di padang pasir dan Gobi di mana tiada air. Penjanaan kuasa fotovoltaik juga boleh digabungkan dengan mudah dengan bumbung dan dinding bangunan untuk membentuk sistem penjanaan kuasa bersepadu bangunan teragih atau fotovoltaik, yang tidak perlu menduduki tanah secara berasingan dan boleh menjimatkan sumber tanah yang berharga.

(6) Penjanaan kuasa fotovoltaik tidak mempunyai bahagian penghantaran mekanikal, operasi dan penyelenggaraan yang mudah, dan operasi yang stabil dan boleh dipercayai. Satu set sistem penjanaan kuasa fotovoltaik selagi ada matahari, komponen bateri boleh menjana elektrik, ditambah pula dengan penggunaan meluas teknologi kawalan automatik, pada dasarnya boleh merealisasikan tanpa pengawasan, kos penyelenggaraan yang rendah.

(7) prestasi sistem penjanaan kuasa fotovoltaik adalah stabil dan boleh dipercayai, hayat perkhidmatan yang panjang (lebih daripada 30 tahun), hayat sel suria silikon kristal boleh selama 25 hingga 35 tahun. Dalam sistem penjanaan kuasa fotovoltaik, selagi reka bentuknya munasabah dan pemilihannya sesuai, hayat bateri juga boleh selama 10 hingga 15 tahun.

(8) Struktur modul sel solar adalah mudah, bersaiz kecil dan ringan, yang mudah untuk pengangkutan dan pemasangan. Kitaran pembinaan sistem penjanaan kuasa fotovoltaik adalah pendek, dan mengikut kapasiti beban kuasa boleh menjadi besar atau kecil, mudah dan fleksibel, sangat mudah untuk digabungkan, pengembangan.

Di samping itu, yang paling banyak digunakan dalam beberapa tahun kebelakangan ini ialah sistem penjanaan kuasa fotovoltaik teragih yang dibina dengan menggunakan bumbung pelbagai bangunan dan kemudahan pertanian serta bumbung rumah keluarga, yang, sebagai tambahan kepada kelebihan yang sama seperti yang disebutkan di atas, juga mempunyai kelebihan berikut.

(1) Penjanaan kuasa fotovoltaik teragih pada asasnya tidak menggunakan sumber tanah, dan boleh digunakan untuk menjana dan membekalkan kuasa di sekitar, tanpa atau dengan talian penghantaran yang lebih sedikit, yang mengurangkan kos penghantaran. Modul PV juga boleh menggantikan bahan dinding dan bumbung tradisional secara langsung.

(2) Sistem penjanaan kuasa fotovoltaik teragih ialah penjanaan kuasa dan kewujudan bersama kuasa apabila disambungkan ke grid pengedaran. Dalam bekalan kuasa grid adalah dalam tempoh puncak penjanaan kuasa, berkesan boleh memainkan peranan meratakan puncak, mengurangkan beban bekalan kuasa puncak yang mahal di bandar, boleh sedikit sebanyak mengurangkan ketegangan penggunaan kuasa di kawasan tempatan.

Kelemahan PV Solar

(1) Ketumpatan tenaga yang rendah. Walaupun tenaga matahari ke bumi sangat besar, tetapi kerana luas permukaan bumi juga sangat besar, dan sebahagian besar permukaan bumi diliputi oleh lautan, tenaga suria sebenar boleh sampai ke permukaan bumi hanya untuk mencapai julat bumi. tenaga pancaran 10 peratus atau lebih, mengakibatkan satu unit luas tanah boleh akses langsung kepada tenaga matahari yang relatif kecil, biasanya kepada pancaran matahari untuk menyatakan permukaan bumi dengan nilai tertinggi sekitar 1.2kWh/m2, dan sebahagian besar kawasan dan kebanyakan masa cahaya matahari adalah lebih rendah daripada 1kWj / m2. m2, dan sebahagian besar kawasan dan kebanyakan waktu cahaya matahari adalah lebih rendah daripada 1kWj/m2. penggunaan tenaga suria sebenarnya adalah pengumpulan tenaga berketumpatan rendah, penggunaan.

(2) Meliputi kawasan yang luas. Ketumpatan tenaga suria adalah rendah, yang menjadikan sistem penjanaan kuasa fotovoltaik akan meliputi kawasan yang luas, setiap kuasa penjanaan kuasa fotovoltaik 10kW meliputi kawasan seluas kira-kira 70m2, purata kuasa penjanaan kuasa setiap meter persegi adalah kira-kira 160W. Dengan promosi penjanaan kuasa fotovoltaik yang diedarkan dan kematangan dan pembangunan teknologi penjanaan kuasa bersepadu bangunan fotovoltaik, semakin banyak sistem penjanaan kuasa fotovoltaik boleh digunakan pada bumbung dan fasad bangunan dan struktur, yang secara beransur-ansur memperbaiki kekurangan penjanaan kuasa fotovoltaik. sistem dengan ruang lantai yang besar.

(3) Kecekapan penukaran yang lebih rendah. Unit penjanaan kuasa fotovoltaik yang paling asas ialah modul sel solar. Kecekapan penukaran penjanaan kuasa fotovoltaik merujuk kepada nisbah tenaga cahaya yang ditukar kepada elektrik. Pada masa ini, kecekapan penukaran tertinggi sel fotovoltaik silikon kristal dalam 21 peratus atau lebih, diperbuat daripada kecekapan penukaran komponen bateri sebanyak 16 peratus kepada 17 peratus, kecekapan penukaran modul fotovoltaik silikon amorfus sehingga lebih daripada 13 peratus. Oleh kerana kecekapan penukaran fotoelektrik yang rendah, ketumpatan kuasa sistem penjanaan kuasa fotovoltaik adalah rendah, sukar untuk membentuk sistem penjanaan kuasa tinggi.

(4) Kerja sekejap. Di permukaan bumi, sistem penjanaan kuasa fotovoltaik hanya boleh menjana elektrik pada waktu siang, tetapi tidak pada waktu malam, yang tidak konsisten dengan cara orang ramai menggunakan elektrik dan tabiat. Melainkan tiada perbezaan antara siang dan malam di angkasa, sel solar boleh menjana elektrik secara berterusan.

(5) Dipengaruhi oleh keadaan semula jadi dan faktor iklim. Tenaga penjanaan kuasa fotovoltaik suria datang terus daripada penyinaran cahaya matahari, dan penyinaran cahaya matahari di permukaan bumi oleh keadaan semula jadi dan iklim mempunyai kesan yang besar pada musim-musim tahun ini, silih berganti siang dan malam, latitud dan ketinggian geografi dan alam semula jadi yang lain. keadaan, serta mendung dan cerah, hujan, salji, kabus atau perubahan dalam litupan awan akan memberi kesan serius kepada status penjanaan kuasa sistem. Di samping itu, kesan faktor persekitaran juga sangat besar, terutamanya zarah bawaan udara (seperti habuk, dll.) Mendarat di permukaan modul bateri, yang akan menyekat beberapa penyinaran cahaya, supaya kecekapan penukaran bateri modul dikurangkan, dan penjanaan kuasa dikurangkan.

(6) Kebergantungan geografi yang kuat. Lokasi geografi yang berbeza, supaya sumber cahaya matahari di pelbagai wilayah sangat berbeza. Sistem penjanaan kuasa fotovoltaik hanya dalam aplikasi kawasan yang kaya dengan sumber tenaga suria adalah baik, pulangan pelaburan yang tinggi.

(7) Kos sistem adalah tinggi. Kecekapan penjanaan kuasa fotovoltaik suria agak rendah, dan setakat ini, kos penjanaan kuasa fotovoltaik masih lebih tinggi daripada kaedah penjanaan kuasa konvensional lain (seperti tenaga haba dan hidro). Ini juga merupakan salah satu faktor utama yang menyekat penggunaannya yang meluas. Walau bagaimanapun, kita harus melihat bahawa dengan pengembangan kapasiti sel suria yang berterusan dan peningkatan berterusan kecekapan sel suria bagi cip sel, kos sistem penjanaan kuasa fotovoltaik telah menurun dengan cepat, dan harga modul sel suria telah menurun daripada lebih banyak. daripada 10 yuan per watt dalam beberapa tahun kebelakangan ini kepada kira-kira 2.5 yuan/W pada masa ini.

(8) Proses pembuatan bateri silikon kristal adalah tinggi dalam pencemaran dan penggunaan tenaga. Bahan mentah utama untuk bateri silikon kristal adalah silikon tulen. Silikon adalah unsur kedua paling banyak di Bumi selepas oksigen, terutamanya terdapat dalam bentuk pasir (silika). Transformasi beransur-ansur daripada pasir kepada silikon kristal tulen dengan kandungan lebih 99.9999 peratus memerlukan pelbagai proses kimia dan fizikal, yang bukan sahaja menggunakan sejumlah besar tenaga tetapi juga menyebabkan pencemaran alam sekitar tertentu.

Walaupun terdapat kekurangan dan kelemahan penjanaan kuasa fotovoltaik solar yang dinyatakan di atas, pengurangan tenaga fosil global secara beransur-ansur dan pemanasan global dan kemerosotan persekitaran ekologi yang disebabkan oleh penggunaan tenaga fosil yang berlebihan menimbulkan ancaman besar kepada kelangsungan hidup manusia. Oleh itu, membangunkan tenaga boleh diperbaharui secara bersungguh-sungguh adalah salah satu langkah utama untuk menyelesaikan masalah ini.