Jaka jest zasada wytwarzania energii słonecznej?
Feb 10, 2023
Wraz ze wzrostem liczby typów ogniw słonecznych zakres zastosowań jest coraz szerszy, a skala rynku stopniowo się powiększa. W pierwszych dniach, korzystanie zwytwarzanie energii słonecznejbył używany głównie w wojsku i lotnictwie. Obecnie energia słoneczna weszła do sektora przemysłowego, handlowego, rolniczego, komunikacyjnego, AGD i użyteczności publicznej. Zastosowania energii słonecznej są podzielone na kilka obszarów: małe elektrownie słoneczne do użytku domowego, duże elektrownie podłączone do sieci, fotowoltaiczne szklane ściany osłonowe zintegrowane z budynkiem, słoneczne oświetlenie uliczne, uzupełniające oświetlenie uliczne wiatrowe i słoneczne, uzupełniające systemy zasilania wiatrowego i słonecznego , na przykład: słoneczne lampy ogrodowe; systemy użytkowników energii słonecznej; szczególnie niezależne systemy zasilania wsi, które mogą być stosowane na odległych obszarach, w górach, na pustyniach, na wyspach i na obszarach wiejskich w celu zaoszczędzenia kosztownych linii przesyłowych; i fotowoltaiczne pompy wodne (woda pitna lub nawadnianie); zasilanie komunikacji; ochrona katodowa rurociągów naftowych; zasilanie stacji łączności światłowodowej; system odsalania wody morskiej; znaki drogowe w miastach; znaki drogowe na autostradzie itp.
Wytwarzanie energii słonecznej uzyskuje się poprzez wykorzystanie energii słonecznej i właściwości elektronicznych materiałów półprzewodnikowych do wytwarzania energii elektrycznej.
1. Zasada wytwarzania energii słonecznej (fotowoltaika): światło słoneczne padające na półprzewodnikowe złącze pn, powstawanie nowych par dziura-elektron, w polu elektrycznym złącza pn, dziury z obszaru n do obszaru p, elektrony z regionu p do regionu n, obwód jest podłączony do powstawania prądu. Jest to zasada działania ogniwa słonecznego z efektem fotoelektrycznym. (jak widać na rysunku :)
2. Energia słoneczna na dwa sposoby: jedna to metoda konwersji światło-ciepło-elektryczność, druga to metoda bezpośredniej konwersji światło-elektryczność.
A. Metoda konwersji światła na elektryczność termiczną: Wykorzystując energię cieplną wytwarzaną przez promieniowanie słoneczne do wytwarzania energii elektrycznej, zwykle przez kolektory słoneczne do przekształcania pochłoniętej energii cieplnej w parę masy roboczej, a następnie napędzania turbiny w celu wytworzenia energii elektrycznej. Pierwszy proces to proces konwersji światła na ciepło; ten ostatni proces to proces konwersji ciepła na energię elektryczną, taki sam jak zwykłe wytwarzanie energii cieplnej.
B. Światło bezpośrednie - metoda konwersji energii elektrycznej (wytwarzanie energii fotowoltaicznej): wykorzystanie efektu fotoelektrycznego, energii promieniowania słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną. Podstawowym urządzeniem światła - konwersji energii elektrycznej jest ogniwo słoneczne.
Ogniwa słoneczne to bezpośrednia konwersja energii słonecznej na energię elektryczną dzięki efektowi fotowoltaicznemu, czyli fotodiodzie półprzewodnikowej. Kiedy światło słoneczne pada na fotodiodę, fotodioda zamienia energię światła słonecznego na energię elektryczną (patrz rysunek). Jest to łatwe do wdrożenia i mniej kosztowne i było szeroko stosowane.
Materiały, które mogą wywoływać efekt fotowoltaiczny: krzem monokrystaliczny, krzem polikrystaliczny, krzem amorficzny, arsenek galu, selenek miedzi, indu itp. Krzem krystaliczny typu P jest domieszkowany fosforem w celu uzyskania krzemu typu N, tworząc złącze PN. Krzem krystaliczny jest podstawowym materiałem ogniwa, a ogniwa słoneczne przygotowane z materiałów krzemu krystalicznego obejmują głównie: ogniwa słoneczne z krzemu monokrystalicznego, ogniwa słoneczne z odlewanego polikrystalicznego krzemu, ogniwa słoneczne z krzemu amorficznego i ogniwa z cienkowarstwowego krzemu krystalicznego. Monokrystaliczne ogniwa krzemowe charakteryzują się wysoką wydajnością konwersji ogniw i dobrą stabilnością, ale koszt jest wysoki; amorficzne krzemowe ogniwa słoneczne charakteryzują się wysoką wydajnością produkcji i niskimi kosztami, ale wydajność konwersji jest niska, a wydajność spada stosunkowo szybko; odlewane ogniwa słoneczne z krzemu polikrystalicznego mają stabilną wydajność konwersji i najwyższy stosunek wydajności do ceny; Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne z krzemu krystalicznego są na etapie badań i rozwoju. Ogniwa słoneczne z serii krzemowej, ogniwa z krzemu monokrystalicznego i krzemu polikrystalicznego nadal dominują na rynku fotowoltaicznym, a udział krzemu monokrystalicznego i krzemu polikrystalicznego przekroczył 80 procent.
Proces produkcji ogniw słonecznych można z grubsza podzielić na pięć etapów: proces oczyszczania, proces ciągnienia prętów, proces krojenia, proces produkcji ogniw i proces pakowania.
Proces wytwarzania energii słonecznej.
Teraz weź kryształ jako przykład, aby opisać proces generowania światła. Kiedy światło pada na powierzchnię ogniwa słonecznego, część fotonów jest pochłaniana przez materiał krzemowy; energia fotonów jest przekazywana do atomów krzemu, powodując przejście elektronów i skupienie wolnych elektronów po obu stronach złącza PN, tworząc różnicę potencjałów, a gdy obwód jest podłączony zewnętrznie, prąd popłynie przez obwód zewnętrzny w celu wytworzenia określonej mocy wyjściowej pod działaniem napięcia. Gdy wiele ogniw jest połączonych szeregowo lub równolegle, można utworzyć tablicę ogniw słonecznych o dużej mocy wyjściowej.
