Het energieopwekkingsprincipe van zonnepanelen
Een zonnecel is een apparaat dat reageert op licht en lichtenergie kan omzetten in elektriciteit. Er zijn veel soorten materialen die een fotovoltaïsch effect kunnen produceren, zoals: monokristallijn silicium, polykristallijn silicium, amorf silicium, galliumarsenide, indiumkoperselenide enzovoort. Hun principes voor energieopwekking zijn in principe hetzelfde en nemen nu kristallijn silicium als voorbeeld om het proces van fotovoltaïsche energieopwekking te beschrijven. P-type kristallijn silicium kan worden gedoteerd met fosfor om N-type silicium te verkrijgen, waardoor een PN-overgang wordt gevormd.
Wanneer het licht het oppervlak van de zonnecel bestraalt, wordt een deel van de fotonen geabsorbeerd door het siliciummateriaal; de energie van de fotonen wordt overgebracht naar de siliciumatomen, waardoor de elektronen overgangen ondergaan en vrije elektronen worden, die zich aan beide zijden van de PN-overgang verzamelen om een potentiaalverschil te vormen. Wanneer het circuit is aangesloten op de buitenkant Onder invloed van deze spanning zal er een stroom door het externe circuit vloeien om een bepaald uitgangsvermogen te produceren. De essentie van dit proces is: het proces van het omzetten van fotonenergie in elektrische energie.
1. Opwekking van zonne-energie Er zijn twee methoden voor het opwekken van zonne-energie, de ene is de licht-warmte-elektrische conversiemethode en de andere is de licht-elektrische directe conversiemethode.
(1) De licht-warmte-elektrische conversiemethode maakt gebruik van zonnestraling om elektriciteit op te wekken. Over het algemeen zet een zonnecollector de geabsorbeerde warmte om in damp van de werkvloeistof en drijft vervolgens een stoomturbine aan om elektriciteit op te wekken. Het eerste proces is een licht-warmteconversieproces; het laatste proces is een warmte-elektrisch conversieproces, dat hetzelfde is als gewone thermische energieopwekking. Thermische zonne-energiecentrales hebben een hoog rendement. Omdat hun industrialisatie zich momenteel echter in de beginfase bevindt, zijn de investeringen momenteel hoog. Een 1.000 MW thermische zonne-energiecentrale vereist een investering van 2 tot 2,5 miljard dollar, en de gemiddelde investering van 1 kW is 2000 tot 2500 dollar. Daarom is het geschikt voor kleinschalige speciale gelegenheden, en grootschalig gebruik is zeer economisch oneconomisch, en het kan niet concurreren met gewone thermische centrales of kerncentrales.
(2) Directe conversiemethode van licht naar elektriciteit Deze methode gebruikt het foto-elektrisch effect om zonnestraling direct om te zetten in elektrische energie. Het basisapparaat voor de conversie van licht naar elektriciteit zijn zonnecellen. Een zonnecel is een apparaat dat door het fotovoltaïsche effect zonlichtenergie direct omzet in elektrische energie. Het is een halfgeleider fotodiode. Wanneer de zon op de fotodiode schijnt, zal de fotodiode de lichtenergie van de zon omzetten in elektrische energie om stroom te produceren. Wanneer veel batterijen in serie of parallel worden geschakeld, kan een vierkante reeks zonnecellen met een relatief groot uitgangsvermogen worden gevormd. Zonnecellen zijn een veelbelovend nieuw type energiebron, met drie grote voordelen: duurzaamheid, reinheid en flexibiliteit. Zonnecellen hebben een lange levensduur. Zolang de zon bestaat, kunnen zonnecellen eenmalig worden geïnvesteerd en lang worden gebruikt; en thermische energieopwekking en kernenergieopwekking. Daarentegen veroorzaken zonnecellen geen milieuvervuiling; zonnecellen kunnen groot, middelgroot en klein zijn, zo groot als een middelgrote elektriciteitscentrale van een miljoen kilowatt, of zo klein als een zonnebatterijpakket voor één huishouden, dat ongeëvenaard is door andere energiebronnen.
