Фотоволтаичните (PV) устройства генерират електричество директно от слънчевата светлина чрез електронен процес, който се среща естествено в определени видове материали, наречени полупроводници. Електроните в тези материали се освобождават от слънчевата енергия и могат да бъдат подтикнати да пътуват през електрическа верига, захранват електрически устройства или изпращат електричество към мрежата.

Фотоволтаичните устройства могат да се използват за захранване на всичко от малка електроника като калкулатори и пътни знаци до домове и голям търговски бизнес.

Как работи PV технологията?

Фотоните удрят и йонизират полупроводниковия материал върху слънчевия панел, причинявайки външните електрони да се освободят от атомните си връзки. Поради полупроводниковата структура електроните се принуждават в една посока, създавайки поток от електрически ток. Слънчевите клетки не са 100% ефективни в кристалните силициеви слънчеви клетки, отчасти защото само определена светлина в спектъра може да бъде абсорбирана. Част от светлинния спектър се отразява, някои са твърде слаби, за да създават електричество (инфрачервено), а други (ултравиолетово) създават топлинна енергия вместо електричество.

фотоволтаици

Диаграма на типична кристална силициева слънчева клетка. За да се направи този тип клетки, пластините от силиций с висока чистота се „легират“ с различни примеси и се сливат заедно. Получената структура създава път за електрически ток вътре и между слънчевите клетки.

Други видове фотоволтаични технологии

В допълнение към кристалния силиций (c-Si) има два други основни типа PV технология:

  • Тънкослойна PVе бързо развиваща се, но малка част от търговския слънчев пазар. Много фирми с тънък филм са стартиращи фирми, които разработват експериментални технологии. Те обикновено са по-малко ефективни, но често по-евтини от модулите c-Si.
  • В САЩ, концентриране на PVмасиви се намират предимно в пустинята Югозапад. Те използват лещи и огледала, за да отразяват концентрирана слънчева енергия върху високоефективни клетки. Те изискват пряка слънчева светлина и системи за проследяване, за да бъдат най-ефективни.
  • Интегрирани в сграда фотоволтаици служат като външен слой на конструкцията и генерират електричество за използване на място или износ към мрежата. Системите BIPV могат да осигурят икономия на разходи за материали и електроенергия, да намалят замърсяването и да добавят към архитектурната привлекателност на сградата.

История на фотоволтаичните технологии

PV ефектът е наблюдаван още през 1839 г. от Александър Едмънд Бекерел и е бил обект на научно изследване през началото на ХХ век. През 1954 г. Bell Labs в САЩ представи първото слънчево фотоволтаично устройство, което произвежда полезно количество електроенергия, а до 1958 г. слънчевите клетки се използват в различни малки научни и търговски приложения.

Енергийната криза от 70-те години на миналия век започна да проявява голям интерес към използването на слънчеви клетки за производство на електроенергия в домовете и бизнеса, но непосилните цени (близо 30 пъти по-високи от сегашната цена) направиха мащабните приложения непрактични.

Промишлените разработки и изследвания през следващите години направиха фотоволтаичните устройства по-осъществими и започна цикъл на нарастващо производство и намаляващи разходи, който продължава и до днес.

Разходи за слънчева фотоволтаика

Бързо падащите цени направиха слънчевата енергия по-достъпна от всякога. Средната цена на завършена фотоволтаична система е спаднала с 59 процента през последното десетилетие.

За повече информация относно състоянието на пазара на слънчеви фотоволтаици в САЩ, посетете нашата страница с данни за слънчевата индустрия.

Съвременна фотоволтаика

Разходите за фотоволтаична енергия са спаднали драстично, тъй като индустрията е увеличила производството и постепенно подобрява технологията с нови материали. Разходите за инсталиране също са намалели при по-опитни и обучени монтажници. В световен мащаб САЩ имат третия по големина пазар за фотоволтаични инсталации и продължават да растат бързо.

Повечето съвременни слънчеви клетки са направени от кристален силиций или тънкослоен полупроводников материал. Силициевите клетки са по-ефективни при преобразуване на слънчевата светлина в електричество, но като цяло имат по-високи производствени разходи. Тънкослойните материали обикновено имат по-ниска ефективност, но могат да бъдат по-прости и по-евтини за производство. Специализирана категория слънчеви клетки - наречени многоконтурни или тандемни клетки - се използват в приложения, изискващи много ниско тегло и много висока ефективност, като сателити и военни приложения. Днес всички видове фотоволтаични системи се използват широко в различни приложения.

Днес има хиляди отделни модели фотоволтаични панели от стотици компании. Сравнете слънчевите панели по тяхната ефективност, изходна мощност, гаранции и други на EnergySage.