Принцип работы солнечных панелей для выработки электроэнергии

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

Производство солнечной энергии. Существует два типа производства солнечной энергии: преобразование света в тепло и электричество, и прямое преобразование света в электричество.

(1) Метод преобразования света в тепло и электричество использует тепловую энергию, генерируемую солнечным излучением, для выработки электроэнергии. Как правило, поглощенная тепловая энергия преобразуется в пар рабочей среды солнечным коллектором, а затем паровая турбина приводится в движение для выработки электроэнергии. Первый процесс представляет собой процесс преобразования света в тепло; второй процесс представляет собой процесс преобразования тепла в электричество.

(2) Фотоэлектрический эффект используется для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию. Основным устройством фотоэлектрического преобразования является солнечная батарея. Солнечная батарея — это устройство, которое напрямую преобразует энергию солнечного света в электрическую энергию за счет фотогенерирующего эффекта. Это полупроводниковый фотодиод. Когда солнце светит на фотодиод, фотодиод преобразует энергию солнечного света в электрическую энергию и генерирует ток. При последовательном или параллельном соединении множества ячеек можно сформировать квадратную матрицу солнечных элементов с относительно большой выходной мощностью.

В настоящее время кристаллический кремний (включая поликристаллический и монокристаллический кремний) является наиболее важным фотоэлектрическим материалом, его рыночная доля составляет более 90%, и в будущем он еще долгое время будет оставаться основным материалом для солнечных элементов.

Долгое время технология производства поликремниевых материалов контролировалась 10 заводами 7 компаний из 3 стран, таких как США, Япония и Германия, образуя технологическую блокаду и рыночную монополию.

Основной спрос на поликристаллический кремний приходится на полупроводники и солнечные элементы. В зависимости от требований к чистоте, он делится на поликристаллический кремний электронного и солнечного качества. На долю поликристаллического кремния электронного качества приходится около 55%, а на поликристаллический кремний солнечного качества — 45%.

В связи с быстрым развитием фотоэлектрической промышленности спрос на поликристаллический кремний для солнечных элементов растет быстрее, чем развивается производство полупроводникового поликристаллического кремния, и ожидается, что к 2008 году спрос на поликристаллический кремний для солнечных батарей превысит спрос на поликристаллический кремний электронного качества.

В 1994 году общий объем производства солнечных батарей в мире составлял всего 69 МВт, но к 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 промышленность превзойдет атомную энергетику и станет одним из важнейших основных источников энергии.