Optimizarea Constructala a Structurilor Fotovoltaice

1. Introducere teoretica

Tehnologia Curentului Fotovoltaic

Fotovoltaicele ( FV ) sau celulele solare cum sunt adesea numite , sunt dispozitive semiconductoare care transforma lumina solara in curent electric. Grupele de fotovoltaice sunt configurate electric in module si matrice, care pot fi folosite la incarcarea bateriilor, functionarea motoarelor, si pentru a alimenta sarcini electrice. Cu echipamentul adecvat de transformare a puterii, sistemele fotovoltaice pot produce curent alternative ( CA ) care este compatibil cu orice aparat conventional, si opereaza in paralel si interconectat la grila de utilitate.

Istoria Fotovoltaicelor

Primul fotovoltaic conventional au fost produse in anii 1950, si in intregime in anii 1960 unde au fost folosite pentru a produce curent electric pentru satelitii ce orbiteaza in jurul pamantului. In anii 1970, modificarile in manufacturare, performanta si calitate a modulelor fotovoltaice au ajutat la reducerea costurilor si a deschis multe oportunitati pentru alimentarea unor dispozitive terestre la distanta, inclusiv incarcarea bateriilor pentru ajutorul navigarii, semnalelor, echipamentelor de telecomunicatie si alte dispozitive reduse de putere. In anii 1980 fotovoltaicele au devenit o sursa de alimentare populara pentru dispozitivele consumatoare de curent, inclusive calculatoare, ceasuri, radio, lanterne si alte aparate cu mici incarcari de baterii. Urmand ergetica din anii 1970, eforturi semnificante au fost facute pentru a dezvolta puterea sistemelor fotovoltaice pentru folosirea lor atat in scopuri comerciale si rezidentiale , de sine statatoare, pentru alimentarea la distanta, cat si pentru dispozitivele utilitate-conectateAstazi productia industriala a modulelor fotovoltaice sunt in crestere cu aproximativ 25% annual, si programe majore din U.S.A., Japonia si Europa grabesc implementarea sistemelor fotovoltaice pe cladiri si in interconectarea in retelele utilitare.

Cum Functioneaza Celulele Fotovoltaice

O celula fotovoltaica de silicon e compusa din o foita subtire de un strat foarte subtire de silicon de tip N, deasupra unui strat gros de silicon de tip P. Un camp electric este creeat deasupra suprafetei de sus a acelei celule unde cele doua materiale intra in contact, numita juctia P-N. Cand razele solare ajung la suprafata unei celule fotovoltaice, campul electric produce momentul si directia la electronii stimulati de lumina, rezultand fluxul de curent cand celulele solare sunt conectate la un incarcator electric.

Cum Sunt Facute Celulele Fotovoltaice

Procesul de fabricare conventional singular si policristalin al celulelor de silicon fotovoltaic incepe foarte simplu, cu aplicarea semiconductorului in polisilicon – un material produs din quart si folosit mult in industria electronica. Polisiliconul este pe urma incalzit pana la temperature de topire , si sunt adaugate in polisiliconul topic bucati mici de bor pentru a creea un material semiconductor de tip P. Pe urma blocuri de silicon sunt formate, deobicei folosind una din cele doua metode:

1) Formand un bloc pur de silicon cristalizat din seminte de cristal facute din polisiliconul topit , sau 2) turnand polisiliconul topit intr-un cazan, formand un material de silicon policristalin.

Bucati individuale de wafere sunt feliate din blocurile de silicon folosind un fierastrau de sarma si pe urma sunt supuse gravurarii suprafetei. Dupa ce waferele sunt curatate, ele sunt asezate intr-un cuptor de difuzie de fosfor, creand un strat subire de semiconductor de tip N in jurul intregii suprafetei exterioare a celulei. Pe urma, un invelis antireflexiv este aplicat deasupra suprafetei celulei, si contactele electrice sunt imprimate deasupra suprafetei celulei (negativ). Un material conductor de aluminiu este asezat dedesubtul subrafetei fiecarei celule (pozitiv), reatribuindui proprietatile de tip P a partii de jos, deplasand stratul difuz de fosfor. Fiecare clula este pe urma verificata electric, sortata dupa curentul electric de iesire, si electric conectate la celelalte celule pentru a creea circuite de celule pentru asamblare in module fotovoltaice.

Cum functioneaza sistemele fotovoltaice

Sistemele fotovoltaice sunt ca si restul sistemelor generatoare de electricitate, doar ca echipamentul e diferit decat cel folosit in mod conventional de alte sisteme generatoare electromecanice. Oricum, principiile de operare si interferare cu alte sisteme electrice, raman aceleasi, si sunt ghidate de un corp electric, coduri si standarde bine stabilite.

Desi un matrice fotovoltaic produce putere cand este expus la lumina solara, un numar de alte componente sunt necesare sa conduca, controleze, converteasca, distribuie si stocheze correct energia produsa de matrice.