Каков принцип получения солнечной энергии?
Feb 10, 2023
Поскольку количество типов солнечных элементов продолжает увеличиваться, диапазон их применения становится все более широким, а масштабы рынка постепенно расширяются. В первые дни использованиепроизводство солнечной энергиив основном использовался в военной и аэрокосмической областях. В настоящее время солнечная энергетика вошла в промышленный, коммерческий, сельскохозяйственный сектор, связь, бытовую технику и коммунальные услуги. Применение солнечной энергии разделено на несколько областей: небольшие солнечные электростанции для домашнего использования, крупные электростанции, подключенные к сети, встроенные в здания фотоэлектрические стеклянные навесные стены, солнечные уличные фонари, ветряные и солнечные дополнительные уличные фонари, ветряные и солнечные дополнительные системы энергоснабжения. , например: солнечные садовые фонари; системы пользователей солнечной энергии; особенно автономные системы электроснабжения поселка, которые можно использовать в отдаленных районах, горах, пустынях, на островах и в сельской местности для экономии дорогостоящих линий электропередач; и фотогальванические водяные насосы (питьевая вода или ирригация); питание связи; катодная защита нефтепровода; питание станции оптоволоконной связи; система опреснения морской воды; дорожные знаки в городах; дорожные знаки и т. д.
Генерация солнечной энергии достигается за счет использования солнечной энергии и электронных свойств полупроводниковых материалов для выработки электроэнергии.
1. Принцип генерации солнечной энергии (фотогальваническая генерация): солнечный свет, падающий на pn-переход полупроводника, образование новых пар дырка-электрон, в электрическом поле pn-перехода дырки из n-области в p-область, электроны из область p к области n, цепь связана с формированием тока. Это принцип работы солнечной батареи с фотоэлектрическим эффектом. (Как показано на рисунке :)
2. Солнечная энергия двумя способами: один метод преобразования свет-тепло-электричество, другой метод прямого преобразования света-электричества.
A. Метод преобразования света в тепловую энергию: использование тепловой энергии, генерируемой солнечным излучением, для выработки электроэнергии, как правило, солнечными коллекторами для преобразования поглощенной тепловой энергии в пар рабочей массы, а затем привод турбины для выработки электроэнергии. Первый процесс представляет собой процесс преобразования света в тепло; последний процесс представляет собой процесс преобразования тепла в электричество, такой же, как и при обычном производстве тепловой энергии.
B. Прямой свет - метод преобразования электроэнергии (фотоэлектрическая генерация энергии): использование фотоэлектрического эффекта, энергия солнечного излучения непосредственно в электричество. Основным устройством преобразования света в электричество является солнечный элемент.
Солнечные элементы представляют собой прямое преобразование солнечной энергии в электрическую за счет фотогальванического эффекта, представляют собой полупроводниковые фотодиоды. Когда солнечный свет падает на фотодиод, фотодиод превращает световую энергию солнца в электрическую энергию (см. рисунок). Это легко реализовать и менее затратно, и оно широко используется.
Материалы, которые могут производить фотоэлектрический эффект: монокристаллический кремний, поликристаллический кремний, аморфный кремний, арсенид галлия, селенид меди-индия и др. Кристаллический кремний P-типа легируется фосфором для получения кремния N-типа, образуя PN-переход. Кристаллический кремний является основным материалом элемента, и солнечные элементы, изготовленные из материалов кристаллического кремния, в основном включают: солнечные элементы из монокристаллического кремния, солнечные элементы из литого поликристаллического кремния, солнечные элементы из аморфного кремния и тонкопленочные элементы из кристаллического кремния. Монокристаллические кремниевые элементы обладают характеристиками высокой эффективности преобразования элементов и хорошей стабильностью, но их стоимость высока; солнечные элементы из аморфного кремния обладают характеристиками высокой эффективности производства и низкой стоимости, но эффективность преобразования низкая, а эффективность снижается относительно быстро; литые солнечные элементы из поликристаллического кремния имеют стабильную эффективность преобразования и самое высокое соотношение производительности и цены; тонкопленочные кристаллические кремниевые солнечные элементы находятся в стадии исследований и разработок. Солнечные элементы кремниевой серии, монокристаллические кремниевые и поликристаллические кремниевые элементы продолжают доминировать на рынке фотоэлектрических систем, доля монокристаллического кремния и поликристаллического кремния превысила 80 процентов.
Процесс производства солнечных элементов можно условно разделить на пять этапов: процесс очистки, процесс волочения стержня, процесс нарезки, процесс изготовления элемента и процесс упаковки.
Процесс получения солнечной энергии.
Теперь возьмем кристалл в качестве примера для описания процесса генерации света. Когда свет падает на поверхность солнечного элемента, часть фотонов поглощается кремниевым материалом; энергия фотонов передается атомам кремния, вызывая электронные переходы, а свободные электроны собираются по обеим сторонам PN-перехода, образуя разность потенциалов, и когда цепь подключена снаружи, ток будет течь через внешняя цепь для получения определенной выходной мощности под действием напряжения. Когда много элементов соединены последовательно или параллельно, может быть сформирован массив солнечных элементов с большой выходной мощностью.
