Принцип генерации электроэнергии солнечными панелями

Солнце светит на полупроводниковый PN-переход, образуя новую пару дырка-электрон. Под действием электрического поля PN-перехода дырка перетекает из области P в область N, а электрон из области N в область P. При замыкании цепи образуется ток. Так работают фотоэлектрические солнечные элементы.

Генерация солнечной энергии Существует два типа генерации солнечной энергии: один — режим преобразования света в тепло и электричество, другой — режим прямого преобразования света в электричество.

(1) Метод преобразования света в тепло и электричество использует тепловую энергию, вырабатываемую солнечным излучением, для выработки электроэнергии. Обычно поглощенная тепловая энергия преобразуется в пар рабочего тела солнечным коллектором, а затем паровая турбина приводится в действие для выработки электроэнергии. Первый процесс — это процесс преобразования света в тепло; последний процесс — это процесс преобразования тепла в электричество.

(2) Фотоэлектрический эффект используется для преобразования энергии солнечного излучения непосредственно в электрическую энергию. Основным устройством фотоэлектрического преобразования является солнечный элемент. Солнечный элемент — это устройство, которое напрямую преобразует энергию солнечного света в электрическую энергию за счет фотогенерационного вольт-эффекта. Это полупроводниковый фотодиод. Когда солнце светит на фотодиод, фотодиод преобразует энергию солнечного света в электрическую энергию и генерирует ток. Когда много ячеек соединены последовательно или параллельно, может быть сформирован квадратный массив солнечных элементов с относительно большой выходной мощностью.

В настоящее время кристаллический кремний (включая поликремний и монокристаллический кремний) является важнейшим фотоэлектрическим материалом, его доля на рынке составляет более 90%, и в будущем в течение длительного периода времени он по-прежнему будет основным материалом солнечных элементов.

Технология производства поликремниевых материалов долгое время контролировалась 10 заводами 7 компаний в 3 странах, таких как США, Япония и Германия, что создавало технологическую блокаду и рыночную монополию.

Спрос на поликремний в основном исходит от полупроводников и солнечных элементов. Согласно различным требованиям к чистоте, делится на электронный уровень и солнечный уровень. Среди них поликремний электронного уровня составляет около 55%, поликремний солнечного уровня составляет 45%.

В связи с быстрым развитием фотоэлектрической промышленности спрос на поликремний для солнечных элементов растет быстрее, чем спрос на полупроводниковый поликремний, и ожидается, что к 2008 году спрос на солнечный поликремний превысит спрос на поликремний электронного качества.

В 1994 году общее производство солнечных элементов в мире составляло всего 69 МВт, но в 2004 году оно приблизилось к 1200 МВт, увеличившись в 17 раз всего за 10 лет. Эксперты прогнозируют, что солнечная фотоэлектрическая промышленность превзойдет ядерную энергетику как один из важнейших базовых источников энергии в первой половине 21 века.