Skip to main content

Basic Principle of Photovoltaics

Basic Principle of Photovoltaics

Solar power tower

Molten Salt Power Tower

Photovoltaics is to do with the direct conversion of solar radiation into electricity. A photoelectric converter uses the photoelectric effect typical of certain materials. This effect is exhibited when photons of light fall onto a material and electrons are emitted as a result, generating photoelectric current.

To put it simply, when falling onto a solar cell made of two materials with different electric conductivity (N-type and P-type), the photon dislodges an electron, creating a free electron and a hole. As a result, the balance of the so-called PN junction is distorted, which causes electric current to flow. 

A photovoltaic cell’s spectral response depends on the wavelengths of the falling light and thinness of the cell top layer. In clear weather a silicon solar cell generates electric current of about 25 mA at a voltage of 0.5 V per 1 cm2 of the cell area, that is, 12-13 mW/cm2. The theoretical efficiency of silicon solar cells is about 28%, and practical efficiency – 14 to 20%.
Silicon solar cell diagram

Silicon solar cell diagram

When series-parallel connected, solar cells make up a solar (photovoltaic) array. The capacity of solar arrays produced in the industry is 50 to 200 W. In photovoltaic power plants solar modules are used to build photoelectric generators. The service life of such a power station is 20 to 30 years, at low operating costs.

The drawbacks to using flat photocells to produce electrical energy are their high cost (up to 5 USD/W) and large areas required for setting up of photo power plants.  

Solar power plant

Solar power plant chart

Concentrator photovoltaics

One of the important developments in the field of photovoltaics is the advancement of concentrator photovoltaic installations. The system of solar energy concentration consists of a concentrator and a solar tracker because CPV units pick up only direct solar radiation.

Nowadays the basis for production of low concentration CPV modules is silicon. For instance, Australia produces crystalline silicon modules with a concentration of 11 suns and efficiency of 21.6%, while the USA manufactures silicon modules with a concentration of 40 suns and efficiency of 20%.

To improve the efficiency of solar energy conversion, gallium arsenide is applied, the high-temperature photovoltaic loss of which is much lower than that of silicon.

With the use of gallium arsenide there have been created two- and three-junction modules with a high efficiency at a concentration of 1000 suns  and more. There have been created laboratory samples of CPV cells with an area of 0.5 cm2, a concentration of 500 suns and efficiency of 40%.

Specialists in the field of photovoltaics predict that the most promising CPV modules are going to be the ones with a concentration of 1000 suns, operating with the next-generation multi-junction gallium arsenide solar elements. 

Applications of Solar Cells

One of the examples of using solar cells is photoelectric transport, with many companies creating vehicles powered by solar cells. The first solar plane was made in 1980; its flying distance was 160 km. In 2015 Solar Impulse 2 became the first solar plane to make a round-the-world trip, having spent 23 days without landing.

Some research has also been done in the development of solar powered car; the first automobile powered by a solar array was built in 1977. Currently, auto manufacturers are developing solar roof options to power their cars.  

In addition, photovoltaics plays an important role in powering satellites and telescopes, helping achieve a significant economy of fuel consumption.

Source (Russian language): http://energetika.in.ua

Alexei Tiatiushkin
Marketing manager
KharkovEnergoPribor Ltd.
marketing@keppowertesting.uk
http://www.kep.ua

http://news.chivindo.com/369/photoelectric-conversion-of-solar-energy.html

Comments

Popular posts from this blog

SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Full Version

BAGAS31 – SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Full Version  merupakan software yang dirancang untuk membantu sobat membuat dan mengedit model 3D. Dengan desain tampilan yang ‘clean’ dan simple, menjadikan software ini mudah untuk digunakan. Software ini hadir dengan editor bawaan yang memungkinkan sobat mendesain objek 3D dari awal, Layout designer untuk menggabungkan model 3D serta Style Builder untuk menyesuaikan model dengan gaya yang berbeda. Software ini juga memiliki fitur untuk mengimpor data dari format lain, seperti 3DS, DWG, KMZ, JPG, PNG, PSD, TIF, TGA dan sebagainya. Tanpa berpanjang lebar, silakan download  Sketch Up Pro  versi terbaru 2020 v20.1.235 Full Version   melalui link yang disediakan. SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Full Version Screenshots : Download : SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Installer | Size: 128 MB [ FileUp ] | [ up4ever ] JAMU SketchUp Pro 2020 v20.1.235 Full Version | Size: 14.5 MB [ FileUp ] | [ ...

Assembly ducting

Kode Konversi Digital

Angka dikodekan dalam bentuk lain, mewakili atau menggunakannya sesuai kebutuhan. Misalnya, Angka ‘Sembilan’ dikodekan dalam simbol Desimal (9)d, dalam Natural-Binary (1001)b. Komputer Digital berurusan bilangan biner. Metode mengkonversi kode dari satu format ke  format  lain  ➤ Biner ke BCD  (Binary Coded Decimal)  ➤ BCD ke Seven Segmen                       ➤  BCD ke Grey Code                              ➤  Grey Code ke BCD                              ➤ BCD ke  Excess-3                                ➤  Excess-3  ke BCD                ...

Skematik dan PCB Layout Rangkaian Adaptor (Power Supply) AC to DC output 5 Volt

Software Proteus 8 Professional merupakan salah satu software elektronik yang digunakan untuk membantu para designer dalam merancang dan mensimulasikan suatu rangkaian elektronik. Software ini memiliki dua fungsi sekaligus dalam satu paket, yaitu sebagai software untuk menggambar skematik dan digunakan sebagai merancang gambar Printed Circuit Board (PCB). Pada tulisan kali ini saya akan memberikan sedikit tutorial cara membuat rangkaian Adaptor (Power Supply) AC to DC untuk keluaran tegangan 5 volt. Aplikasi yang akan digunakan disini adalah Proteus 8 Profesional. Alasan saya menggunakan aplikasi ini karena inilah salah satu aplikasi paling popular digunakan para desainer. Selain itu aplikasi ini juga mudah didapat dan kompatibel dengan banyak platform. Sedangkan alasan saya mengangkat tema ini karena ini juga salah satu tugas mata kuliah saya di semester 4, yaitu mata kuliah Elektronika Dasar. Di mata kuliah ini banyak dijelaskan bagaimana membuat rangkaian elektronika dan praktik pem...

Studi Peralatan Pembangkit dan Penggerak Mula

Gangguan pada Pusat-pusat Listrik secara garis besar dapat dibagi atas 4 kelompok, yaitu : a. Gangguan pada sirkit listrik generator b. Gangguan pada mesin penggerak mula c. Gangguan pada instalasi yang berhubungan dengan lingkungan seperti instalasi air pendingin dan saluran air terbuka pada PLTA . d. Gangguan pada sirkit kontrol . Dalam instalasi yang dijaga oleh operator seperti Pusat Listrik dan Gardu Induk ada gangguan yang tidak atau belum dilihat oleh Relai , tapi dilihat oleh operator yang kemudian berinisiatif men-trip-kan atau membuka Pemutus Tenaga ( PMT )/ circuit breaker demi keselamatan instalasi , maka dalam hal ini operator bertindak sebagai relai. Gangguan pada Sirkit Listrik Generator yang menyebabkan tripnya PMT, pada umumnya disebabkan oleh : a. Gangguan diluar seksi generator tetapi PMT generator ikut trip sebagai akibat kurang selektifnya relai generator b. Ada gangguan dalam seksi generator yang disebabkan karena: " Kerusakan generator atau alat ...