Solar va explicar la fotovoltaica i l'electricitat

Les cèl·lules fotovoltaiques converteixen la llum solar en electricitat

Una cèl·lula fotovoltaica (PV), comunament anomenada cèl·lula solar, és un dispositiu no mecànic que converteix la llum solar directament en electricitat. Algunes cèl·lules fotovoltaiques poden convertir la llum artificial en electricitat.

Els fotons transporten energia solar

La llum solar està formada per fotons, o partícules d'energia solar. Aquests fotons contenen quantitats variables d'energia que corresponen a les diferents longituds d'ona de la

A

El flux d'electricitat

El moviment dels electrons, cadascun amb càrrega negativa, cap a la superfície frontal de la cèl·lula crea un desequilibri de càrrega elèctrica entre les superfícies frontal i posterior de la cèl·lula. Aquest desequilibri, al seu torn, crea un potencial de tensió com els terminals negatiu i positiu d'una bateria. Els conductors elèctrics de la cèl·lula absorbeixen els electrons. Quan els conductors estan connectats en un circuit elèctric a una càrrega externa, com una bateria, l'electricitat flueix pel circuit.

L'eficiència dels sistemes fotovoltaics varia segons el tipus de tecnologia fotovoltaica

L'eficiència amb què les cèl·lules fotovoltaiques converteixen la llum solar en electricitat varia segons el tipus de material semiconductor i la tecnologia de les cèl·lules fotovoltaiques. L'eficiència dels mòduls fotovoltaics disponibles comercialment era de mitjana menys del 10% a mitjans dels anys vuitanta, va augmentar al voltant del 15% el 2015 i ara s'acosta al 20% per als mòduls d'última generació. Les cèl·lules fotovoltaiques experimentals i les cèl·lules fotovoltaiques per a nínxols de mercat, com els satèl·lits espacials, han aconseguit gairebé el 50% d'eficiència.

Com funcionen els sistemes fotovoltaics

La cèl·lula fotovoltaica és l'element bàsic d'un sistema fotovoltaic. Les cèl·lules individuals poden variar de mida d'unes 0,5 polzades a unes 4 polzades de diàmetre. Tanmateix, una cèl·lula només produeix 1 o 2 watts, que només és suficient electricitat per a petits usos, com per alimentar calculadores o rellotges de polsera.

Les cèl·lules fotovoltaiques es connecten elèctricament en un mòdul o panell fotovoltaic empaquetat i estanc a la intempèrie. Els mòduls fotovoltaics varien en mida i en la quantitat d'electricitat que poden produir. La capacitat de generació d'electricitat del mòdul fotovoltaic augmenta amb el nombre de cèl·lules del mòdul o de la superfície del mòdul. Els mòduls fotovoltaics es poden connectar en grups per formar una matriu fotovoltaica. Una matriu fotovoltaica pot estar composta per dos o centenars de mòduls fotovoltaics. El nombre de mòduls fotovoltaics connectats en una matriu fotovoltaica determina la quantitat total d'electricitat que pot generar la matriu.

Les cèl·lules fotovoltaiques generen electricitat de corrent continu (DC). Aquesta electricitat de corrent continu es pot utilitzar per carregar bateries que, al seu torn, alimenten dispositius que utilitzen electricitat de corrent continu. Gairebé tota l'electricitat es subministra com a corrent altern (CA) als sistemes de transmissió i distribució d'electricitat. Dispositius cridats

Les cèl·lules i mòduls fotovoltaics produiran la major quantitat d'electricitat quan estiguin directament orientats al sol. Els mòduls i matrius fotovoltaics poden utilitzar sistemes de seguiment que mouen els mòduls per mirar constantment el sol, però aquests sistemes són cars. La majoria dels sistemes fotovoltaics tenen mòduls en una posició fixa amb els mòduls orientats directament al sud (a l'hemisferi nord, directament al nord a l'hemisferi sud) i en un angle que optimitza el rendiment físic i econòmic del sistema.

Les cèl·lules solars fotovoltaiques s'agrupen en panells (mòduls) i els panells es poden agrupar en matrius de diferents mides per produir quantitats petites o grans d'electricitat, com per alimentar bombes d'aigua per a l'aigua del bestiar, per subministrar electricitat a les llars o per a serveis públics. generació d'electricitat a escala.

Font: National Renewable Energy Laboratory (copyright)

Aplicacions dels sistemes fotovoltaics

Els sistemes fotovoltaics més petits alimenten calculadores i rellotges de polsera. Els sistemes més grans poden proporcionar electricitat per bombejar aigua, per alimentar equips de comunicacions, per subministrar electricitat a una sola llar o negoci, o per formar grans matrius que subministren electricitat a milers de consumidors d'electricitat.

Alguns dels avantatges dels sistemes fotovoltaics són

â¢Els sistemes fotovoltaics poden subministrar electricitat en llocs on no existeixen sistemes de distribució d'electricitat (línies elèctriques) i també poden subministrar electricitat a un
⢠Les matrius fotovoltaiques es poden instal·lar ràpidament i poden tenir qualsevol mida.
â¢L'efecte ambiental dels sistemes fotovoltaics situats als edificis és mínim.

Font: National Renewable Energy Laboratory (copyright)

Font: National Renewable Energy Laboratory (copyright)

Història de la fotovoltaica

La primera cèl·lula fotovoltaica pràctica va ser desenvolupada l'any 1954 pels investigadors de Bell Telephone. A partir de finals de la dècada de 1950, les cèl·lules fotovoltaiques es van utilitzar per alimentar els satèl·lits espacials dels Estats Units. A finals de la dècada de 1970, els panells fotovoltaics proporcionaven electricitat a distància, o

L'Administració d'informació energètica dels EUA (EIA) estima que l'electricitat generada a les centrals fotovoltaiques a escala de serveis públics va augmentar de 76 milions de quilowatts (kWh) el 2008 a 69.000 milions (kWh) el 2019. Les centrals elèctriques a escala de serveis públics tenen almenys 1.000 quilowatts (o un megawatt) de capacitat de generació d'electricitat. L'EIA calcula que els sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa a petita escala van generar 33.000 milions de kWh el 2019, més que els 11.000 milions de kWh el 2014. Els sistemes fotovoltaics a petita escala són sistemes que tenen menys d'un megawatt de capacitat de generació d'electricitat. La majoria es troben en edificis i de vegades s'anomenen