Η αρχή της παραγωγής ενέργειας από τα ηλιακά πάνελ

Ο ήλιος λάμπει στην ημιαγωγική επαφή PN, σχηματίζοντας ένα νέο ζεύγος οπής-ηλεκτρονίου. Υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου της επαφής PN, η οπή ρέει από την περιοχή P στην περιοχή N και το ηλεκτρόνιο ρέει από την περιοχή N στην περιοχή P. Όταν το κύκλωμα είναι συνδεδεμένο, σχηματίζεται ρεύμα. Έτσι λειτουργούν τα φωτοηλεκτρικά ηλιακά κύτταρα.

Παραγωγή ηλιακής ενέργειας Υπάρχουν δύο τύποι παραγωγής ηλιακής ενέργειας, ο ένας είναι η λειτουργία μετατροπής φωτός-θερμότητας-ηλεκτρικής ενέργειας και ο άλλος είναι η λειτουργία άμεσης μετατροπής φωτός-ηλεκτρικής ενέργειας.

(1) Η μέθοδος μετατροπής φωτός-θερμότητας-ηλεκτρισμού χρησιμοποιεί τη θερμική ενέργεια που παράγεται από την ηλιακή ακτινοβολία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Γενικά, η απορροφούμενη θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε ατμό του μέσου εργασίας από τον ηλιακό συλλέκτη και στη συνέχεια ο ατμοστρόβιλος κινείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η πρώτη διαδικασία είναι η μετατροπή φωτός-θερμότητας. Η δεύτερη διαδικασία είναι η μετατροπή θερμότητας-ηλεκτρισμού.

(2) Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. Η βασική συσκευή της φωτοηλεκτρικής μετατροπής είναι το ηλιακό κύτταρο. Το ηλιακό κύτταρο είναι μια συσκευή που μετατρέπει απευθείας την ηλιακή φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια λόγω του φαινομένου φωτογένεσης βολτ. Είναι μια φωτοδίοδος ημιαγωγού. Όταν ο ήλιος λάμπει στη φωτοδίοδο, η φωτοδίοδος μετατρέπει την ηλιακή φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια και παράγει ρεύμα. Όταν πολλά κελιά συνδέονται σε σειρά ή παράλληλα, μπορεί να σχηματιστεί μια τετράγωνη διάταξη ηλιακών κυψελών με σχετικά μεγάλη ισχύ εξόδου.

Προς το παρόν, το κρυσταλλικό πυρίτιο (συμπεριλαμβανομένου του πολυπυριτίου και του μονοκρυσταλλικού πυριτίου) είναι το σημαντικότερο φωτοβολταϊκό υλικό, το μερίδιο αγοράς του είναι μεγαλύτερο από 90% και στο μέλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα θα εξακολουθεί να είναι το κύριο υλικό των ηλιακών κυψελών.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η τεχνολογία παραγωγής πολυπυριτικών υλικών ελέγχεται από 10 εργοστάσια 7 εταιρειών σε 3 χώρες, όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία και η Γερμανία, σχηματίζοντας έναν τεχνολογικό αποκλεισμό και ένα μονοπώλιο αγοράς.

Η ζήτηση πολυπυριτίου προέρχεται κυρίως από ημιαγωγούς και ηλιακά κύτταρα. Σύμφωνα με τις διαφορετικές απαιτήσεις καθαρότητας, χωρίζεται σε ηλεκτρονικό επίπεδο και ηλιακό επίπεδο. Μεταξύ αυτών, το πολυπυρίτιο ηλεκτρονικής ποιότητας αντιπροσωπεύει περίπου το 55%, ενώ το πολυπυρίτιο ηλιακής ποιότητας αντιπροσωπεύει το 45%.

Με την ραγδαία ανάπτυξη της φωτοβολταϊκής βιομηχανίας, η ζήτηση για πολυπυρίτιο σε ηλιακά κύτταρα αυξάνεται ταχύτερα από την ανάπτυξη ημιαγωγού πολυπυριτίου και αναμένεται ότι η ζήτηση για ηλιακό πολυπυρίτιο θα ξεπεράσει αυτή του ηλεκτρονικού πολυπυριτίου μέχρι το 2008.

Το 1994, η συνολική παραγωγή ηλιακών κυψελών στον κόσμο ήταν μόνο 69MW, αλλά το 2004 πλησίασε τα 1200MW, μια αύξηση 17 φορές σε μόλις 10 χρόνια. Οι ειδικοί προβλέπουν ότι η βιομηχανία ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας θα ξεπεράσει την πυρηνική ενέργεια ως μία από τις σημαντικότερες βασικές πηγές ενέργειας στο πρώτο μισό του 21ου αιώνα.