Принцип генерации электроэнергии солнечными панелями

Солнце освещает полупроводниковый p-n-переход, образуя новую пару дырка-электрон. Под действием электрического поля p-n-перехода дырка перетекает из p-области в n-область, а электрон — из n-области в p-область. При замыкании цепи возникает 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 солнечного излучения 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 называется процессом преобразования света в тепло, а второй – процессом преобразования тепла в электричество.

(2) Фотоэлектрический эффект используется для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию. Основой фотоэлектрического преобразователя является солнечный элемент. Солнечный элемент – это устройство, которое напрямую преобразует энергию солнечного света в электрическую энергию за счёт фотогенерационного вольт-эффекта. Он представляет собой полупроводниковый фотодиод. При попадании солнечного света на фотодиод он преобразует энергию солнечного света в электрическую энергию и генерирует ток. При последовательном или параллельном соединении нескольких фотоэлементов можно сформировать квадратную решетку 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 перспективе еще долгое время останется основным материалом солнечных элементов.

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

Спрос на поликремний в основном обусловлен производством полупроводников и солнечных элементов. В зависимости от требований к чистоте, поликремний делится на электронный и солнечный. Среди них на долю электронного поликремния приходится около 55%, а на поликремний солнечного уровня – 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 общий объём производства солнечных элементов в мире составлял всего 69 МВт, но в 2004 году он приблизился к 1200 МВт, увеличившись в 17 раз всего за 10 лет. Эксперты прогнозируют, что в первой половине XXI века солнечная фотоэлектрическая энергетика превзойдёт атомную энергетику и станет одним из важнейших базовых источников энергии.