Principes van stroomopwekking met zonnepanelen

Zonnecellen zijn apparaten die reageren op licht en lichtenergie omzetten in elektriciteit. Er zijn veel soorten materialen die fotovoltaïsche effecten kunnen produceren, zoals monokristallijn silicium, polykristallijn silicium, amorf silicium, galliumarsenide, selenium, indium, koper, enzovoort. Het principe van hun stroomopwekking is in wezen hetzelfde, en het proces van fotovoltaïsche stroomopwekking wordt beschreven aan de hand van kristallijn silicium als voorbeeld. P-type kristallijn silicium kan worden gedoteerd met fosfor om N-type silicium te verkrijgen, waardoor een PN-overgang wordt gevormd.
Wanneer licht op het oppervlak van de zonnecel valt, wordt een deel van de fotonen geabsorbeerd door het siliciummateriaal; De energie van fotonen wordt overgedragen op het siliciumatoom, waardoor elektronen een overgang ondergaan, vrije elektronen worden die zich aan beide zijden van de PN-overgang verzamelen en een potentiaalverschil vormen. Wanneer het externe circuit wordt ingeschakeld, zal onder invloed van deze spanning een stroom door het externe circuit vloeien om een ​​bepaald uitgangsvermogen te genereren. De essentie van dit proces is het proces waarbij fotonenergie wordt omgezet in elektrische energie.
1. Er zijn twee manieren om zonne-energie op te wekken: de ene is de conversiemethode voor lichte warmte-elektriciteit en de andere is de directe conversiemethode voor lichte elektriciteit.
(1) De conversiemethode voor lichte warmte-elektriciteit maakt gebruik van de thermische energie die wordt gegenereerd door zonnestraling om elektriciteit op te wekken. Over het algemeen zetten zonnecollectoren de geabsorbeerde thermische energie om in werkmediumstoom en drijven ze vervolgens stoomturbines aan om elektriciteit op te wekken. Het eerste proces is een licht warmteomzettingsproces; Het laatste proces is een proces van warmte-elektriciteitsomzetting, vergelijkbaar met gewone thermische stroomopwekking. Fotovoltaïsche thermische centrales op zonne-energie hebben een hoog rendement, maar vanwege hun initiële industrialisatiefase zijn de investeringen momenteel hoog. Een thermische zonne-energiecentrale van 1000 MW vereist een investering van $ 2 tot $ 2,5 miljard, met een gemiddelde investering van $ 2000 tot $ 2500 voor 1 kW. Daarom is het geschikt voor kleinschalige en speciale gelegenheden, terwijl grootschalig gebruik economisch oneconomisch is en niet kan concurreren met gewone thermische of kerncentrales.
(2) Foto-elektrische directe conversiemethode Deze methode gebruikt het foto-elektrische effect om zonnestralingsenergie direct om te zetten in elektrische energie. Het basisapparaat voor foto-elektrische conversie zijn zonnecellen. Een zonnecel is een apparaat dat zonne-energie direct omzet in elektrische energie dankzij het fotovoltaïsche effect. Het is een halfgeleiderfotodiode. Wanneer zonlicht op de fotodiode valt, zet de fotodiode de zonne-energie om in elektrische energie, waardoor een elektrische stroom wordt opgewekt. Wanneer veel batterijen in serie of parallel worden geschakeld, kunnen ze een zonnecelarray worden met een relatief groot uitgangsvermogen. Zonnecellen zijn een veelbelovend nieuw type energiebron met drie grote voordelen: duurzaamheid, reinheid en flexibiliteit. Zonnecellen hebben een lange levensduur en zolang de zon bestaat, kunnen ze eenmalig worden geïnvesteerd en voor lange tijd worden gebruikt; In vergelijking met de opwekking van thermische energie en de opwekking van kernenergie veroorzaken zonnecellen geen milieuvervuiling; Zonnecellen kunnen groot, klein en middelgroot zijn, variërend van middelgrote energiecentrales met een vermogen van een miljoen kilowatt tot zonnecelpakketten die slechts één huishouden bedienen en die niet geëvenaard worden door andere stroombronnen.