Funktionsprinzip und Systemzusammensetzung der Stromerzeugung durch Photovoltaik

Bei der Stromerzeugung durch Photovoltaik werden Solarzellen verwendet, um Sonnenlichtenergie nach dem Prinzip des Photovoltaikeffekts direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Ob unabhängig oder an das Stromnetz angeschlossen zur Stromerzeugung, Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme bestehen hauptsächlich aus drei Hauptteilen: Solarmodule (Komponenten), Steuerungen und Wechselrichter. Sie bestehen hauptsächlich aus elektronischen Komponenten, enthalten jedoch keine mechanischen Teile.

1. Funktionsprinzip der Stromerzeugung durch Photovoltaik

Die Stromerzeugung durch Photovoltaik basiert auf Solarzellenkomponenten und nutzt die elektronischen Eigenschaften von Halbleitermaterialien. Wenn Sonnenlicht auf den PN-Übergang des Halbleiters scheint, wird im Sperrbereich des PN-Übergangs ein starkes eingebautes elektrostatisches Feld erzeugt, was zu einer Barriere führt. Die nicht im Gleichgewicht befindlichen Elektronen und Löcher in diesem Bereich oder die nicht im Gleichgewicht befindlichen Elektronen und Löcher, die außerhalb des Sperrbereichs erzeugt werden, aber in den Sperrbereich diffundieren, bewegen sich unter der Wirkung des eingebauten elektrostatischen Felds in entgegengesetzte Richtungen und verlassen den Sperrbereich. Infolgedessen steigt das Potenzial des P-Bereichs und das Potenzial des N-Bereichs sinkt, wodurch Spannung und Strom im externen Schaltkreis erzeugt und Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.

2. Zusammensetzung des Solar-Photovoltaik-Stromerzeugungssystems

1. Solarzellenkomponenten

Eine Solarzelle kann nur eine Spannung von etwa 0,5 V erzeugen, was weit unter der für den tatsächlichen Gebrauch erforderlichen Spannung liegt. Um den Anforderungen praktischer Anwendungen gerecht zu werden, müssen Solarzellen zu Komponenten verbunden werden. Ein Solarmodul enthält eine bestimmte Anzahl von Solarzellen, die durch Drähte verbunden sind. Beispielsweise beträgt die Anzahl der Solarzellen auf einem Modul 36, was bedeutet, dass ein Solarmodul eine Spannung von ungefähr 17 V erzeugen kann.

Die physische Einheit, die in Solarzellen eingeschlossen ist, die durch Drähte verbunden sind, wird als Solarzellenmodul bezeichnet. Es verfügt über bestimmte korrosionsbeständige, wind-, hagel- und regenfeste Eigenschaften und wird in verschiedenen Bereichen und Systemen häufig verwendet. Wenn der Anwendungsbereich höhere Spannung und Stromstärke erfordert und ein einzelnes Modul die Anforderungen nicht erfüllen kann, können mehrere Module zu einem Solarzellenarray kombiniert werden, um die erforderliche Spannung und Stromstärke zu erhalten.

2. DC/AC-Wechselrichter

Ein Gerät, das Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Da Solarzellen Gleichstrom abgeben und allgemeine Lasten Wechselstromlasten sind, ist ein Wechselrichter unverzichtbar. Je nach Betriebsmodus können Wechselrichter in unabhängig arbeitende Wechselrichter und netzgekoppelte Wechselrichter unterteilt werden. Inselwechselrichter werden in unabhängigen Solarzellen-Stromerzeugungssystemen verwendet, um unabhängige Lasten mit Strom zu versorgen. Netzgekoppelte Wechselrichter werden verwendet, um den von am Netz betriebenen Solarzellen-Stromerzeugungssystemen erzeugten Strom in das Netz einzuspeisen. Wechselrichter können je nach Ausgangswellenform in Rechteckwechselrichter und Sinuswechselrichter unterteilt werden.

3. Gestaltung des Stromverteilungsraums

Da das netzgekoppelte Stromerzeugungssystem keine Batterien, Solarlade- und -entladeregler und Wechsel- und Gleichstromverteilungssysteme hat, kann der Wechselrichter des netzgekoppelten Stromerzeugungssystems, wenn die Bedingungen es erlauben, im Niederspannungsverteilungsraum am netzgekoppelten Punkt platziert werden. Andernfalls genügt der Bau eines separaten Niederspannungsverteilungsraums von 4 bis 6 m2.

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