Principi proizvodnje energije solarnih panela

Solarne ćelije su uređaji koji reaguju na svjetlost i pretvaraju svjetlosnu energiju u električnu. Postoje mnoge vrste materijala koji mogu proizvesti fotonaponske efekte, kao što su monokristalni silicijum, polikristalni silicijum, amorfni silicijum, galij arsenid, selen, indijum, bakar itd. Princip njihove proizvodnje električne energije je u osnovi isti, a proces fotonaponske proizvodnje energije je opisan na primjeru kristalnog silicija. Kristalni silicijum P-tipa može biti dopiran fosforom da bi se dobio silicijum N-tipa, formirajući PN spoj.
Kada svjetlost udari u površinu solarne ćelije, dio fotona se apsorbira silicijumskim materijalom; Energija fotona se prenosi na atom silicijuma, uzrokujući da elektroni prolaze kroz tranziciju, postajući slobodni elektroni koji se skupljaju na obje strane PN spoja i formiraju potencijalnu razliku. Kada se eksterno kolo uključi, pod dejstvom ovog napona, struja će teći kroz eksterno kolo kako bi se stvorila određena izlazna snaga. Suština ovog procesa je proces pretvaranja energije fotona u električnu energiju.
1, Postoje dva načina proizvodnje solarne energije: jedan je metoda konverzije svjetlosne toplinske električne energije, a drugi je metoda direktne konverzije svjetlosne električne energije.
(1) Metoda konverzije svjetlosne toplinske električne energije koristi toplinsku energiju generiranu sunčevim zračenjem za proizvodnju električne energije. Općenito, solarni kolektori pretvaraju apsorbiranu toplinsku energiju u paru radnog medija, a zatim pokreću parne turbine za proizvodnju električne energije. Prvi proces je lagani proces konverzije toplote; Potonji proces je proces pretvaranja toplinske električne energije, sličan običnoj proizvodnji toplinske energije. Solarne fotonaponske termoelektrane imaju visoku efikasnost, ali zbog njihove početne faze industrijalizacije, ulaganja su trenutno velika. Solarna termoelektrana od 1000 MW zahtijeva ulaganje od 2 do 2,5 milijardi dolara, uz prosječnu investiciju od 2000 do 2500 dolara za 1 kW. Stoga je pogodan za male i posebne prilike, dok je korištenje u velikim količinama ekonomski neekonomično i ne može konkurirati običnim termo ili nuklearnim elektranama.
(2) Metoda direktne fotoelektrične konverzije Ova metoda koristi fotoelektrični efekat za direktno pretvaranje energije sunčevog zračenja u električnu energiju. Osnovni uređaj za fotoelektričnu konverziju su solarne ćelije. Solarna ćelija je uređaj koji direktno pretvara sunčevu energiju u električnu energiju zahvaljujući fotonaponskom efektu. To je poluprovodnička fotodioda. Kada sunčeva svjetlost udari u fotodiodu, fotodioda pretvara sunčevu energiju u električnu energiju, stvarajući električnu struju. Kada su mnoge baterije povezane serijski ili paralelno, one mogu postati niz solarnih ćelija s relativno velikom izlaznom snagom. Solarne ćelije su obećavajuća nova vrsta izvora energije sa tri glavne prednosti: trajnost, čistoća i fleksibilnost. Solarne ćelije imaju dug životni vek i sve dok postoji sunce mogu se jednom uložiti i koristiti dugo vremena; U poređenju sa proizvodnjom toplotne i nuklearne energije, solarne ćelije ne izazivaju zagađenje životne sredine; Solarne ćelije mogu biti velike, male i srednje veličine, u rasponu od srednjih elektrana kapaciteta od milion kilovata do paketa solarnih ćelija koje opslužuju samo jedno domaćinstvo, a koje nemaju premca s drugim izvorima energije.