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.


Сонячні батареї називаються "не інтегрованими".

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.
  • аморфний кремній: "поширені" панелі виготовлені з аморфного кремнію з високою енергією енергії та представлені в гнучких смугах, що забезпечує ідеальну архітектурну інтеграцію.

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),
  • тривалість життя: 20 до 25 років, після того, як кремній "кристалізується" і перетворює її на непридатність,
  • 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 *