Načela proizvodnje električne energije s sončnimi paneli

Sončne celice so naprave, ki se odzivajo na svetlobo in pretvarjajo svetlobno energijo v električno. Obstaja veliko vrst materialov, ki lahko povzročijo fotovoltaične učinke, kot so monokristalni silicij, polikristalni silicij, amorfni silicij, galijev arzenid, selen, indij, baker itd. Princip njihovega pridobivanja električne energije je v osnovi enak, proces fotovoltaične proizvodnje električne energije pa je opisan na primeru kristalnega silicija. Kristalni silicij tipa P je mogoče dopirati s fosforjem, da dobimo silicij tipa N, ki tvori PN spoj.
Ko svetloba pade na površino sončne celice, silicij absorbira del fotonov; Energija fotonov se prenese na atom silicija, kar povzroči prehod elektronov, ki postanejo prosti elektroni, ki se zberejo na obeh straneh PN spoja in tvorijo potencialno razliko. Ko je zunanje vezje vklopljeno, bo pod delovanjem te napetosti skozi zunanje vezje stekel tok, da se ustvari določena izhodna moč. Bistvo tega procesa je proces pretvorbe energije fotona v električno energijo.
1, Obstajata dva načina pridobivanja sončne energije: ena je metoda pretvorbe svetlobne toplote v električno energijo, druga pa je metoda neposredne pretvorbe svetlobne električne energije.
(1) Metoda pretvorbe svetlobe toplote v električno energijo uporablja toplotno energijo, ki jo ustvari sončno sevanje, za proizvodnjo električne energije. Na splošno sončni kolektorji pretvorijo absorbirano toplotno energijo v paro delovnega medija in nato poganjajo parne turbine za proizvodnjo električne energije. Prvi postopek je lahka toplotna pretvorba; Slednji proces je proces pretvorbe toplotne električne energije, podoben običajni proizvodnji toplotne energije. Sončne fotonapetostne termoelektrarne imajo visok izkoristek, vendar je zaradi njihove začetne stopnje industrializacije naložba trenutno visoka. Sončna termoelektrarna z močjo 1000 MW zahteva naložbo od 2 do 2,5 milijarde dolarjev, s povprečno naložbo od 2000 do 2500 dolarjev za 1 kW. Zato je primerna za manjše in posebne priložnosti, velika izraba pa je ekonomsko neekonomična in ne more konkurirati običajnim termo ali jedrskim elektrarnam.
(2) Metoda neposredne fotoelektrične pretvorbe Ta metoda uporablja fotoelektrični učinek za neposredno pretvorbo energije sončnega sevanja v električno energijo. Osnovna naprava za fotoelektrično pretvorbo so sončne celice. Sončna celica je naprava, ki zaradi fotovoltaičnega učinka neposredno pretvarja sončno energijo v električno. Je polprevodniška fotodioda. Ko sončna svetloba zadene fotodiodo, fotodioda pretvori sončno energijo v električno energijo in ustvari električni tok. Ko je veliko baterij povezanih zaporedno ali vzporedno, lahko postanejo niz sončnih celic z relativno veliko izhodno močjo. Sončne celice so obetaven nov tip vira energije s tremi glavnimi prednostmi: trajnost, čistoča in prilagodljivost. Sončne celice imajo dolgo življenjsko dobo in dokler obstaja sonce, jih je mogoče enkrat vložiti in uporabljati dolgo časa; V primerjavi s proizvodnjo toplotne in jedrske energije sončne celice ne onesnažujejo okolja; Sončne celice so lahko velike, majhne in srednje velike, od srednje velikih elektrarn z močjo enega milijona kilovatov do paketov sončnih celic, ki služijo le enemu gospodinjstvu, ki jim drugi viri energije niso primerljivi.