مبدأ توليد الطاقة في الألواح الشمسية

تشرق الشمس على تقاطع أشباه الموصلات PN ، مما يشكل زوجًا جديدًا من ثقب الإلكترون. تحت عمل الحقل الكهربائي لتقاطع PN ، يتدفق الثقب من منطقة P إلى منطقة N ، ويتدفق الإلكترون من منطقة N إلى منطقة P. عند توصيل الدائرة ، يتم تشكيل التيار. هذه هي الطريقة التي تعمل بها الخلايا الشمسية الكهروضوئية.

توليد الطاقة الشمسية هناك نوعان من توليد الطاقة الشمسية ، أحدهما هو وضع تحويل الكهرباء الخفيفة ، والآخر هو وضع تحويل الكهرباء المباشر للضوء.

(1) تستخدم طريقة تحويل الكهرباء الخفيفة الطاقة الحرارية الناتجة عن الإشعاع الشمسي لتوليد الكهرباء. بشكل عام ، يتم تحويل الطاقة الحرارية الممتصة إلى بخار وسيط العمل بواسطة جامع الطاقة الشمسية ، ثم يتم تحريك التوربينات البخارية لتوليد الكهرباء. العملية السابقة هي عملية تحويل الحرارة الخفيفة ؛ العملية الأخيرة هي عملية تحويل الكهرباء.

(2) يتم استخدام التأثير الكهروضوئي لتحويل طاقة الإشعاع الشمسي مباشرة إلى الطاقة الكهربائية. الجهاز الأساسي للتحويل الكهروضوئي هو الخلية الشمسية. الخلايا الشمسية هي جهاز يحول طاقة الضوء الشمسي مباشرة إلى طاقة كهربائية بسبب تأثير فولت التوليد الضوئي. إنه ثنائيات ضوئية أشباه الموصلات. عندما تشرق الشمس على ثنائي الضوئي ، ستقوم الثنائي الضوئي بتحويل طاقة الضوء الشمسي إلى طاقة كهربائية وتوليد التيار. عندما يتم توصيل العديد من الخلايا في سلسلة أو بالتوازي ، يمكن تشكيل مجموعة مربعة من الخلايا الشمسية ذات طاقة إخراج كبيرة نسبيًا.

في الوقت الحاضر ، يعد السيليكون البلوري (بما في ذلك السيليكون البوليسيليكون والسيليكون أحادي البلورة) أهم المواد الكهروضوئية ، ويظل حصتها في السوق أكثر من 90 ٪ ، وفي المستقبل لفترة طويلة من الزمن ستظل المواد الرئيسية للخلايا الشمسية.

لفترة طويلة ، تم التحكم في تقنية إنتاج مواد polysilicon من قبل 10 مصانع تضم 7 شركات في 3 دول ، مثل الولايات المتحدة واليابان وألمانيا ، وتشكيل حصار تكنولوجي واحتكار السوق.

الطلب polysilicon يأتي بشكل أساسي من أشباه الموصلات والخلايا الشمسية. وفقا لمتطلبات نقاء مختلفة ، مقسمة إلى المستوى الإلكتروني ومستوى الطاقة الشمسية. من بينها ، يمثل polysilicon من الدرجة الإلكترونية حوالي 55 ٪ ، ويمثل بوليسيليكون على مستوى الطاقة الشمسية 45 ٪.

مع التطور السريع للصناعة الكهروضوئية ، ينمو الطلب على polysilicon في الخلايا الشمسية بشكل أسرع من تطور البوليسيليكون شبه الموصل ، ومن المتوقع أن يتجاوز الطلب على polysilicon الشمسي من polysilicon من الدرجة الإلكترونية بحلول عام 2008.

في عام 1994 ، كان الإنتاج الكلي للخلايا الشمسية في العالم 69 ميجاوات فقط ، ولكن في عام 2004 كان يقترب من 1200 ميجاوات ، بزيادة 17 ضعفًا في 10 سنوات فقط. يتوقع الخبراء أن صناعة الطاقة الكهروضوئية الشمسية ستتجاوز الطاقة النووية باعتبارها واحدة من أهم مصادر الطاقة الأساسية في النصف الأول من القرن الحادي والعشرين.