اصل تولید انرژی خورشیدی چیست؟

با ادامه افزایش انواع سلول های خورشیدی، دامنه کاربرد به طور فزاینده ای گسترده است و مقیاس بازار به تدریج در حال گسترش است. در روزهای اولیه، استفاده ازتولید برق خورشیدیعمدتا در زمینه های نظامی و هوافضا استفاده می شد. در حال حاضر انرژی خورشیدی وارد بخش های صنعتی، تجاری، کشاورزی، ارتباطات، لوازم خانگی و تاسیسات شده است. کاربردهای انرژی خورشیدی به چندین حوزه تقسیم می شوند: نیروگاه های خورشیدی کوچک برای مصارف خانگی، نیروگاه های بزرگ متصل به شبکه، دیوارهای پرده شیشه ای فتوولتائیک یکپارچه ساختمان، چراغ های خیابانی خورشیدی، چراغ های خیابانی مکمل بادی و خورشیدی، سیستم های تامین برق مکمل بادی و خورشیدی. به عنوان مثال: چراغ های باغ خورشیدی; سیستم های کاربر انرژی خورشیدی; به ویژه سیستم های مستقل برای تامین برق روستایی، که می تواند در مناطق دور افتاده، کوه ها، بیابان ها، جزایر و مناطق روستایی برای صرفه جویی در خطوط انتقال پرهزینه استفاده شود. و پمپ های آب فتوولتائیک (آب آشامیدنی یا آبیاری)؛ منبع تغذیه ارتباطی؛ حفاظت کاتدی خط لوله نفت؛ منبع تغذیه ایستگاه ارتباطی فیبر نوری؛ سیستم نمک زدایی آب دریا؛ علائم جاده ای در شهرها؛ علائم جاده ای بزرگراه و غیره

2. انرژی خورشیدی به دو صورت: یکی روش تبدیل نور-گرما-الکتریسیته، دیگری روش تبدیل مستقیم نور-الکتریسیته است.

الف) روش تبدیل انرژی حرارتی نور: با استفاده از انرژی حرارتی تولید شده توسط تشعشعات خورشیدی برای تولید الکتریسیته، عموماً توسط کلکتورهای خورشیدی برای تبدیل انرژی حرارتی جذب شده به بخار جرم کار، و سپس به حرکت درآوردن توربین برای تولید برق. فرآیند اول فرآیند تبدیل نور به گرما است. فرآیند دوم، فرآیند تبدیل گرما به برق است، مانند تولید برق حرارتی معمولی.

B. نور مستقیم - روش تبدیل برق (تولید برق فتوولتائیک): استفاده از اثر فوتوالکتریک، انرژی تابش خورشیدی به طور مستقیم به برق می رسد. دستگاه اصلی تبدیل نور - الکتریسیته سلول خورشیدی است.

سلول های خورشیدی تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی به دلیل اثر فتوولتائیک، یک دیود نوری نیمه هادی است. هنگامی که نور خورشید به دیود نوری می تابد، فتودیود انرژی نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند (شکل را ببینید). این کار آسان و کم هزینه است و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.

موادی که می توانند اثر فتوولتائیک ایجاد کنند: سیلیکون تک کریستالی، سیلیکون چند کریستالی، سیلیکون آمورف، آرسنید گالیم، سلنید ایندیم مس، و غیره. سیلیکون کریستالی نوع P با فسفر دوپ می شود تا سیلیکون نوع N به دست آید و یک اتصال PN را تشکیل می دهد. سیلیکون کریستالی ماده سلول پایه است و سلول های خورشیدی تهیه شده با مواد سیلیکونی کریستالی عمدتاً عبارتند از: سلول های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی، سلول های خورشیدی سیلیکونی پلی کریستالی ریخته گری، سلول های خورشیدی سیلیکونی آمورف و سلول های سیلیکونی کریستالی فیلم نازک. سلول های سیلیکونی تک کریستالی دارای ویژگی های راندمان تبدیل سلولی بالا و پایداری خوب هستند، اما هزینه آن بالا است. سلول های خورشیدی سیلیکونی آمورف دارای ویژگی های راندمان تولید بالا و هزینه کم هستند، اما راندمان تبدیل کم است و راندمان نسبتاً سریع کاهش می یابد. سلول های خورشیدی سیلیکونی پلی کریستالی ریخته گری دارای راندمان تبدیل پایدار و بالاترین نسبت عملکرد به قیمت هستند. سلول های خورشیدی سیلیکونی کریستالی فیلم نازک در مرحله تحقیق و توسعه هستند. سلول های خورشیدی سری سیلیکونی، سیلیکون تک کریستالی و سلول های سیلیکونی پلی کریستالی همچنان بر بازار PV تسلط دارند، نسبت سیلیکون تک کریستالی و سیلیکون پلی کریستالی از 80 درصد فراتر رفته است.

فرآیند تولید سلول خورشیدی را می توان تقریباً به پنج مرحله تقسیم کرد: فرآیند تصفیه، فرآیند کشیدن میله، فرآیند برش، فرآیند تولید سلول و فرآیند بسته بندی.