Princip proizvodnje energije solarnim panelima

Sunce obasjava PN spoj poluprovodnika, formirajući novi par rupa-elektron. Pod djelovanjem električnog polja PN spoja, rupa prelazi iz P regije u N regiju, a elektron iz N regije u P regiju. Kada je strujno kolo povezano, formira se struja. Tako funkcionišu solarne ćelije zasnovane na fotoelektričnom efektu.

Proizvodnja solarne energije Postoje dvije vrste proizvodnje solarne energije, jedna je način pretvorbe svjetlosti u toplinu i električne energije, a druga je način direktne pretvorbe svjetlosti u električnu energiju.

(1) Metoda konverzije svjetlosti u toplinu i električne energije koristi toplinsku energiju generiranu sunčevim zračenjem za proizvodnju električne energije. Općenito, apsorbirana toplinska energija se pretvara u paru radnog medija pomoću solarnog kolektora, a zatim se parna turbina pokreće za proizvodnju električne energije. Prvi proces je proces konverzije svjetlosti u toplinu; drugi proces je proces konverzije topline u električnu energiju.

(2) Fotoelektrični efekat se koristi za direktno pretvaranje energije sunčevog zračenja u električnu energiju. Osnovni uređaj za fotoelektričnu konverziju je solarna ćelija. Solarna ćelija je uređaj koji direktno pretvara energiju sunčeve svjetlosti u električnu energiju zahvaljujući fotogeneracijskom voltnom efektu. To je poluprovodnička fotodioda. Kada sunce sija na fotodiodu, fotodioda će pretvoriti energiju sunčeve svjetlosti u električnu energiju i generirati struju. Kada se mnogo ćelija spoji serijski ili paralelno, može se formirati kvadratni niz solarnih ćelija sa relativno velikom izlaznom snagom.

Trenutno je kristalni silicij (uključujući polisilicij i monokristalni silicij) najvažniji fotonaponski materijal, njegov tržišni udio je veći od 90% i u budućnosti će i dalje biti glavni materijal solarnih ćelija.

Dugo vremena, tehnologiju proizvodnje polisilicijumskih materijala kontroliše 10 fabrika 7 kompanija u 3 zemlje, kao što su Sjedinjene Američke Države, Japan i Njemačka, formirajući tehnološku blokadu i tržišni monopol.

Potražnja za polisilicijem uglavnom dolazi od poluprovodnika i solarnih ćelija. Prema različitim zahtjevima za čistoću, podijeljen je na elektronski nivo i solarni nivo. Među njima, polisilicijum elektronskog kvaliteta čini oko 55%, a polisilicijum solarnog nivoa 45%.

S brzim razvojem fotonaponske industrije, potražnja za polisilicijem u solarnim ćelijama raste brže od razvoja poluprovodničkog polisilicija, te se očekuje da će potražnja za solarnim polisilicijem premašiti potražnju za polisilicijem elektroničke kvalitete do 2008. godine.

U 1994. godini, ukupna proizvodnja solarnih ćelija u svijetu iznosila je samo 69 MW, ali je u 2004. godini bila blizu 1200 MW, što je 17 puta više za samo 10 godina. Stručnjaci predviđaju da će industrija solarnih fotonaponskih panela nadmašiti nuklearnu energiju kao jedan od najvažnijih osnovnih izvora energije u prvoj polovini 21. vijeka.