Фотоелектрична сонячна енергія

Поділіться цією статтею з друзями:

Фотоелектрична сонячна енергія

За оцінками, у широтах Франції близько 45 ° потенційно корисна енергія сонця - 1500kwh / m² на рік.

Дивіться французьку приморську карту іДНІ сонячне опромінення з Франції.

При поточних прибутках близько 10 до 15% ми отримуємо від 150 до 225kwh / m².an.


Panneaux solaires dits « non intégrés ».

Принцип роботи фотоелектрики

Фотоелектрична клітина складається з напівпровідникових матеріалів. Вони здатні перетворювати енергію, що надається сонцем, у електричний заряд, тобто електрику, тому що сонячне світло збуджує електрони цих матеріалів. Крива поглинання цих матеріалів починається з низьких довжин хвиль до межі довжини хвилі, яка становить 1,1 мікрометрів для кремнію.

Кремній є основним компонентом фотоелектричної клітини.

Фізика фотоелемента (з веб-сайту CEA)


Діаграма роботи фотоелемента.

Кремній був обраний для створення сонячних фотоелектричних елементів за своїми електронними властивостями, що характеризується присутністю чотирьох електронів на його периферійному шарі (колонка IV таблиці Менделєєва). У твердому кремнію кожен атом пов'язаний з чотирма сусідами, і всі електрони периферійного шару беруть участь у зв'язках. Якщо атом кремнію заміщений атомом колони V (наприклад, фосфор), один з електронів не бере участі у зв'язках; Тому він може перебувати в мережі. Існує провідність електрон, а напівпровідник - легований n-тип. Якщо, навпаки, атома кремнію заміняється атомом колони III (наприклад, бором), відсутній електрон, щоб зробити всі зв'язки, а електрон може заповнити цей пробіл. Кажуть, що є провідність через отвір, а напівпровідник - легованого типу р-типу. Атоми, такі як бори або фосфору, є домішками кремнію.

Коли п-подібний напівпровідник входить у контакт з напівпровідником p-типу, то надлишки матеріалу n електронів розсіюються у матеріал р. Спочатку легована зона n стає позитивно зарядженою, а спочатку з легованою ділянкою стає негативно зарядженою. Таким чином, створюється електричне поле між зонами n і p, яке має тенденцію відштовхувати електрони в зоні n і встановлюється рівновага. Створено перехрестя, і, додавши металеві контакти на n і p ділянках, це діод, який отримується.
Коли цей діод горить, фотони поглинаються матеріалом, і кожен фотон народжує електрон і дірку (ми говоримо про електронно-діркову пару). З'єднання діода відокремлює електрони та отвори, що призводить до різниці потенціалів між контактами n і p, а струм тече, якщо резистор розміщений між контактами діода (малюнок).

Технології, доступні на ринку.

Поточні модулі розрізняються за типом кремнію, який вони використовують:



  • монокристалічний кремній: фотогальванічні датчики засновані на кристалах кремнію, інкапсульованих в пластикову оболонку.
  • полікристалічний кремній: фотогальванічні датчики засновані на полікристалах кремнію, які дешевші для виготовлення, ніж монокристалічний кремній, але також мають трохи нижчий вихід. Ці полікристали одержують шляхом розплавлення металобрухту кремнію електронної якості.
  • silicium amorphe: les panneaux « étalés » sont réalisés avec du silicium amorphe au fort pouvoir énergisant et présentés en bandes souples permettant une parfaite intégration architecturale.

Стільникові будівельники.

П'ять найбільших компаній, що виробляють фотоелектричні елементи, поділяють 60% світового ринку. До них відносяться японські компанії Sharp і Kyocera, американські компанії BP Solar та Astropower, а також Німеччина RWE Schott Solar. Японія виробляє майже половину світових фотоелектричних елементів.

Застосування сонячної електричної енергії

В даний час основними сферами використання є ізольовані житлові будинки, а також наукові пристрої, такі як сейсмографи.

Перша область використання цієї енергії - це космічна область. Дійсно, майже вся електрична енергія супутників забезпечується фотоелектрикою (в деяких супутниках будуть мати невеликі двигуни для перемотування).

пільги

  • Не забруднювальна електроенергія для використання і є частиною принципу сталого розвитку,
  • Джерело відновлюваної енергії, оскільки невичерпне в масштабах людини,
  • Може використовуватися як у країнах, що розвиваються, без великої електричної мережі, так і в ізольованих об'єктах, таких як гори, де неможливо підключитись до національної електричної мережі.


Приклад ізольованого джерела живлення, сейсмограф, який працює на фотогальванічній панелі вулкана Суфрієр в Гваделупі.

недоліки

  • Фотоелектрична вартість висока, оскільки вона походить від високих технологій,
  • вартість залежить від пікової потужності, поточна вартість пікового ват становить приблизно 3,5 € становить близько 550 € / м2 сонячних елементів,
  • поточний вихід фотоелектричних елементів залишається досить низьким (близько 10% для широкої громадськості) і, отже, лише забезпечує слабку потужність,
  • ринок дуже обмежений, але в розвитку
  • Виробництво електроенергії відбувається лише протягом дня, а найвищий попит на ніч.
  • зберігання електроенергії є чимось дуже складним з використанням сучасних технологій (дуже висока екологічна вартість батарей),
  • durée de vie : 20 à 25 ans, après le silicium « cristalise » et rend inutilisable la cellule,
  • виробниче забруднення: деякі дослідження стверджують, що енергія, яка використовується для виробництва клітин, ніколи не вигідна протягом років виробництва 20,
  • також наприкінці життя: переробка клітин створює екологічні проблеми.

Дізнайтеся більше:
- Енергетичний баланс фотоелектричної сонячної енергії
- Карта французького сонячного поля
- Фотоелектричні сонячні системи, інтегровані в будівлю (документ CEA)


Зворотній зв'язок

Залишити коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований. Обов'язкові поля позначені *