Saules paneļu enerģijas ražošanas princips

Saule apspīd pusvadītāja PN pāreju, veidojot jaunu cauruma-elektrona pāri. PN pārejā elektriskā lauka iedarbībā caurums plūst no P apgabala uz N apgabalu, un elektrons plūst no N apgabala uz P apgabalu. Kad ķēde ir savienota, veidojas strāva. Tā darbojas fotoelektriskā efekta saules baterijas.

Saules enerģijas ražošana Ir divi saules enerģijas ražošanas veidi: viens ir gaismas-siltuma-elektrības pārveidošanas režīms, otrs ir tiešās gaismas-elektrības pārveidošanas režīms.

(1) Gaismas-siltuma-elektrības pārveidošanas metode izmanto saules starojuma radīto siltumenerģiju elektroenerģijas ražošanai. Parasti saules kolektors absorbēto siltumenerģiju pārveido darba vides tvaikā, un pēc tam tvaika turbīna tiek darbināta, lai ražotu elektroenerģiju. Pirmais process ir gaismas-siltuma pārveidošanas process; otrais process ir siltuma-elektrības pārveidošanas process.

(2) Fotoelektrisko efektu izmanto, lai saules starojuma enerģiju tieši pārvērstu elektriskajā enerģijā. Fotoelektriskās pārveidošanas pamatierīce ir saules baterija. Saules baterija ir ierīce, kas fotoģenerācijas voltu efekta dēļ tieši pārveido saules gaismas enerģiju elektriskajā enerģijā. Tā ir pusvadītāju fotodiode. Kad uz fotodiodi spīd saule, fotodiode pārvērtīs saules gaismas enerģiju elektriskajā enerģijā un ģenerēs strāvu. Savienojot daudzas baterijas virknē vai paralēli, var izveidot kvadrātveida saules bateriju masīvu ar relatīvi lielu izejas jaudu.

Pašlaik kristāliskais silīcijs (tostarp polikristāliskais silīcijs un monokristāliskais silīcijs) ir vissvarīgākais fotoelektriskais materiāls, tā tirgus daļa pārsniedz 90%, un nākotnē tas vēl ilgu laiku būs galvenais saules bateriju materiāls.

Ilgu laiku polikristāliskā silīcija materiālu ražošanas tehnoloģiju kontrolēja 10 rūpnīcas no 7 uzņēmumiem 3 valstīs, piemēram, Amerikas Savienotajās Valstīs, Japānā un Vācijā, veidojot tehnoloģisko blokādi un tirgus monopolu.

Polikristāliskā silīcija pieprasījums galvenokārt rodas no pusvadītājiem un saules baterijām. Atkarībā no dažādām tīrības prasībām tas ir iedalīts elektroniskā līmeņa un saules līmeņa polikristāliskā silīcija ražošanā. Starp tiem elektroniskās kvalitātes polikristāliskā silīcija īpatsvars ir aptuveni 55%, bet saules līmeņa polikristāliskā silīcija īpatsvars ir 45%.

Līdz ar straujo fotoelektriskās nozares attīstību, pieprasījums pēc polikristāliskā silīcija saules baterijās pieaug straujāk nekā pusvadītāju polikristāliskā silīcija attīstība, un tiek prognozēts, ka pieprasījums pēc saules polikristāliskā silīcija līdz 2008. gadam pārsniegs elektroniskās kvalitātes polikristāliskā silīcija pieprasījumu.

1994. gadā kopējā saules bateriju ražošana pasaulē bija tikai 69 MW, bet 2004. gadā tā bija tuvu 1200 MW, kas ir 17 reižu pieaugums tikai 10 gadu laikā. Eksperti prognozē, ka saules fotoelektriskā nozare 21. gadsimta pirmajā pusē pārspēs kodolenerģiju kā viens no svarīgākajiem pamata enerģijas avotiem.