Päikesepaneelide energiatootmise põhimõte

Päike paistab pooljuhi PN-siirdele, moodustades uue auk-elektron paari. PN-siirde elektrivälja toimel voolab auk P-piirkonnast N-piirkonda ja elektron voolab N-piirkonnast P-piirkonda. Kui vooluring on ühendatud, tekib vool. Nii toimivad fotoelektrilise efektiga päikesepatareid.

Päikeseenergia tootmine Päikeseenergiat on kahte tüüpi: üks on valguse-soojuse-elektri muundamise režiim ja teine ​​on otsese valguse-elektri muundamise režiim.

(1) Valgus-soojus-elektri muundamise meetod kasutab päikesekiirguse tekitatud soojusenergiat elektri tootmiseks. Üldiselt muundatakse päikesekollektoriga neeldunud soojusenergia töökeskkonna auruks ja seejärel pannakse auruturbiin elektri tootmiseks tööle. Esimene protsess on valguse-soojuse muundamise protsess; teine ​​protsess on soojus-elektri muundamise protsess.

(2) Fotoelektrilist efekti kasutatakse päikesekiirguse energia otse elektrienergiaks muundamiseks. Fotoelektrilise muundamise põhiseade on päikesepatarei. Päikesepatarei on seade, mis muundab päikesevalguse energia fotogeneratsiooni voltiefekti abil otse elektrienergiaks. See on pooljuhtfotodiood. Kui päike paistab fotodioodile, muudab fotodiood päikesevalguse energia elektrienergiaks ja genereerib voolu. Kui paljud elemendid on ühendatud järjestikku või paralleelselt, saab moodustada suhteliselt suure väljundvõimsusega päikesepatareide ruudukujulise massiivi.

Praegu on kristalliline räni (sealhulgas polükristalliline räni ja monokristalliline räni) kõige olulisem fotogalvaaniline materjal, selle turuosa on üle 90% ja see jääb tulevikus veel pikaks ajaks päikesepatareide peamiseks materjaliks.

Pikka aega on polükristallmaterjalide tootmistehnoloogiat kontrollinud 10 tehast 7 ettevõttest 3 riigis, näiteks Ameerika Ühendriikides, Jaapanis ja Saksamaal, moodustades tehnoloogilise blokaadi ja turumonopoli.

Polükristallilise räni peamine nõudlus tuleb pooljuhtidest ja päikesepatareidest. Erinevate puhtusnõuete kohaselt jaguneb see elektroonilise taseme ja päikeseenergia tasemeks. Nende hulgas moodustab elektroonikakvaliteediga polükristalliline räni umbes 55% ja päikeseenergia taseme polükristalliline räni 45%.

FOTOVOLTAALIA tööstuse kiire arenguga kasvab päikesepatareides kasutatava polükristallilise räni nõudlus kiiremini kui pooljuhtide polükristallilise räni areng ning eeldatavasti ületab päikeseenergial kasutatava polükristallilise räni nõudlus 2008. aastaks elektroonikakvaliteediga polükristallilise räni nõudluse.

1994. aastal oli päikesepatareide kogutoodang maailmas vaid 69 MW, kuid 2004. aastal oli see ligi 1200 MW, mis on 17-kordne kasv kõigest 10 aastaga. Eksperdid ennustavad, et päikesepaneelide tööstus ületab 21. sajandi esimesel poolel tuumaenergia kui üks olulisemaid baasenergiaallikaid.