Zasada wytwarzania energii za pomocą paneli słonecznych

Słońce świeci na półprzewodnikowe złącze PN, tworząc nową parę dziura-elektron. Pod wpływem pola elektrycznego złącza PN dziura przepływa z obszaru P do obszaru N, a elektron przepływa z obszaru N do obszaru P. Gdy obwód jest podłączony, powstaje prąd. Tak działają ogniwa słoneczne z efektem fotoelektrycznym.

Generowanie energii słonecznej Istnieją dwa typy generowania energii słonecznej. Jeden to tryb konwersji światła na ciepło i energii elektrycznej, drugi to tryb bezpośredniej konwersji światła na energię elektryczną.

(1) Metoda konwersji światło-ciepło-elektryczność wykorzystuje energię cieplną generowaną przez promieniowanie słoneczne do wytwarzania energii elektrycznej. Zasadniczo pochłonięta energia cieplna jest przekształcana w parę czynnika roboczego przez kolektor słoneczny, a następnie turbina parowa jest napędzana w celu wytwarzania energii elektrycznej. Pierwszy proces to proces konwersji światło-ciepło; drugi proces to proces konwersji ciepło-elektryczność.

(2) Efekt fotoelektryczny jest wykorzystywany do bezpośredniej konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Podstawowym urządzeniem konwersji fotoelektrycznej jest ogniwo słoneczne. Ogniwo słoneczne to urządzenie, które bezpośrednio przetwarza energię światła słonecznego na energię elektryczną dzięki efektowi fotogeneracji wolta. Jest to półprzewodnikowa fotodioda. Gdy słońce świeci na fotodiodę, fotodioda zamienia energię światła słonecznego na energię elektryczną i generuje prąd. Gdy wiele ogniw jest połączonych szeregowo lub równolegle, można utworzyć kwadratowy układ ogniw słonecznych o stosunkowo dużej mocy wyjściowej.

Obecnie najważniejszym materiałem fotowoltaicznym jest krzem krystaliczny (w tym krzem polikrystaliczny i monokrystaliczny), jego udział w rynku wynosi ponad 90% i w przyszłości przez długi okres czasu nadal będzie głównym materiałem ogniw słonecznych.

Przez długi czas technologia produkcji materiałów polisilikonowych była kontrolowana przez 10 fabryk należących do 7 firm w 3 krajach: Stanach Zjednoczonych, Japonii i Niemczech, co tworzyło blokadę technologiczną i monopol rynkowy.

Popyt na polisilikon pochodzi głównie z półprzewodników i ogniw słonecznych. Zgodnie z różnymi wymaganiami czystości, podzielony na poziom elektroniczny i poziom słoneczny. Spośród nich polisilikon klasy elektronicznej stanowi około 55%, polisilikon klasy słonecznej stanowi 45%.

WZGLĘDEM SZYBKIEGO ROZWOJU przemysłu FOTOWOLTAICZNEGO, popyt na polikrzem w ogniwach słonecznych rośnie szybciej niż rozwój polikrzemu półprzewodnikowego. Przewiduje się, że do 2008 r. popyt na polikrzem słoneczny przewyższy popyt na polikrzem klasy elektronicznej.

W 1994 r. całkowita produkcja ogniw słonecznych na świecie wynosiła zaledwie 69 MW, ale w 2004 r. była bliska 1200 MW, co stanowi 17-krotny wzrost w ciągu zaledwie 10 lat. Eksperci przewidują, że przemysł fotowoltaiki słonecznej prześcignie energetykę jądrową jako jedno z najważniejszych podstawowych źródeł energii w pierwszej połowie XXI wieku.