
Фотоволтаичната енергия включва преобразуването на слънчевата светлина в електричество чрез използването на фотоволтаични клетки. Тези клетки, обикновено направени от полупроводникови материали като силиций, абсорбират фотони от слънчева светлина, които от своя страна генерират електрически ток чрез фотоволтаичния ефект.
Фотоволтаичната (PV) клетка, обикновено наричана слънчева клетка, е немеханично устройство, което преобразува слънчевата светлина директно в електричество. Някои фотоволтаични клетки могат да преобразуват изкуствената светлина в електричество.
Слънчевата светлина се състои от фотони или частици от слънчева енергия. Тези фотони съдържат различни количества енергия, които съответстват на различните дължини на вълните на слънчевия спектър.
Когато фотоните ударят фотоволтаична клетка, те могат да се отразят от нея, да преминат през клетката или да бъдат погълнати от полупроводниковия материал. Само погълнатите фотони осигуряват енергия за генериране на електричество. Когато полупроводниковият материал абсорбира достатъчно слънчева светлина, електроните се изместват от атомите на материала. Специалната обработка на повърхността на материала по време на производството прави предната повърхност на клетката по-възприемчива към изместените или свободни електрони, така че те естествено да мигрират към повърхността на клетката.
Потокът от електричество в слънчева клетка
Движението на електрони, всеки от които носи отрицателен заряд, към предната повърхност на слънчевата фотоволтаична клетка създава дисбаланс на електрическия заряд между предната и задната повърхност на клетката. Този дисбаланс от своя страна създава потенциал на напрежение като отрицателните и положителните клеми на батерията. Електрическите проводници на клетката абсорбират електроните. Когато проводниците са свързани в електрическа верига към външен товар, като например батерия, електричеството протича през веригата.
Иновации и напредък
Последните иновации във фотоволтаичната технология увеличиха нейната ефективност и достъпност. Тънкослойните соларни клетки, например, предлагат гъвкавост и по-ниски производствени разходи, разширявайки приложимостта на фотоволтаичните системи. Освен това напредъкът в нанотехнологиите доведе до разработването на по-ефективни слънчеви панели с подобрени възможности за поглъщане на светлина.
Примери за фотоволтаични приложения
Фотоволтаичната енергия намира приложения в различни сектори. От слънчеви панели на жилищни покриви до широкомащабни слънчеви ферми, фотоволтаичните системи отговарят както на индивидуалните енергийни нужди, така и на генерирането на електричество в мрежата.
Успешни фотоволтаични (PV) проекти
- Системи за генериране на слънчева енергия (SEGS) – Калифорния, САЩ
SEGS, разработена от Luz Industries през 80-те години на миналия век, включва девет слънчеви електроцентрали в пустинята Мохаве в Калифорния. Тези инсталации използват параболична технология за генериране на електричество от слънчева светлина. С общ капацитет от над 350 мегавата (MW), SEGS е един от най-големите проекти за слънчева топлинна енергия в света, осигуряващ чиста енергия на хиляди домове. - Соларен парк Мохамед бин Рашид Ал Мактум – Дубай, ОАЕ
Соларният парк Мохамед бин Рашид Ал Мактум е водещ проект за възобновяема енергия в Обединените арабски емирства. Той включва комбинация от фотоволтаични (PV) и технологии за концентрирана слънчева енергия (CSP) с общ планиран капацитет от 5000 MW до 2030 г. Фаза III на проекта, работеща от 2020 г., включва най-високата слънчева кула в света, издигаща се на 260 метра, и е с мощност 700 MW. - Noor Abu Dhabi – Абу Даби, ОАЕ се нарича най-голямата фотоволтаична централа в света, открита през 2019 г., и се намира в пустинята в североизточната част на емирството Абу Даби в Обединените арабски емирства (ОАЕ). Съоръжението е разположено в град Сувайхан, който е избран заради своето стратегическо местоположение. При анализ на топлинната карта на ОАЕ, се открива, че Сувайхан се намира в район с високи нива на слънчево излъчване, което го прави изключително подходящ за инвестиции във фотоволтаична енергия. Централата има капацитет от 1177 MW и се състои от над 3,2 милиона слънчеви панела.
Предимствата на фотоволтаичната енергия са многообразни. Това е чист и възобновяем енергиен източник, който допринася за намаляване на въглеродните емисии и смекчаване на изменението на климата. Освен това фотоволтаичните системи предлагат децентрализирано генериране на енергия, насърчавайки енергийната независимост и устойчивост. Освен това мащабируемостта на фотоволтаичната технология я прави адаптивна към различни среди, от отдалечени места извън мрежата до градски условия.