Princípios da geração de energia por painéis solares

Células solares são dispositivos que respondem à luz e convertem energia luminosa em eletricidade. Existem muitos tipos de materiais que podem produzir efeitos fotovoltaicos, como silício monocristalino, silício policristalino, silício amorfo, arsenieto de gálio, selênio, índio, cobre e assim por diante. O princípio de geração de energia é basicamente o mesmo, e o processo de geração de energia fotovoltaica é descrito usando o silício cristalino como exemplo. O silício cristalino tipo P pode ser dopado com fósforo para obter silício tipo N, formando uma junção PN.
Quando a luz atinge a superfície da célula solar, uma parte dos fótons é absorvida pelo material de silício; A energia dos fótons é transferida para o átomo de silício, fazendo com que os elétrons passem por uma transição, tornando-se elétrons livres que se juntam em ambos os lados da junção PN e formam uma diferença de potencial. Quando o circuito externo é ligado, sob a ação dessa tensão, uma corrente fluirá pelo circuito externo para gerar uma determinada potência de saída. A essência deste processo é o processo de conversão de energia de fótons em energia elétrica.
1, Existem duas formas de geração de energia solar: uma é o método de conversão de eletricidade de calor leve e a outra é o método de conversão direta de eletricidade de luz.
(1) O método de conversão de eletricidade de calor leve utiliza a energia térmica gerada pela radiação solar para gerar eletricidade. Geralmente, os coletores solares convertem a energia térmica absorvida em vapor médio de trabalho e, em seguida, acionam turbinas a vapor para gerar eletricidade. O primeiro processo é um processo de conversão de calor leve; O último processo é um processo de conversão de calor e eletricidade, semelhante à geração de energia térmica comum. As usinas termoelétricas solares fotovoltaicas possuem alta eficiência, mas devido ao seu estágio inicial de industrialização, o investimento atualmente é alto. Uma usina de energia solar térmica de 1.000 MW requer um investimento de US$ 2 a US$ 2,5 bilhões, com um investimento médio de US$ 2.000 a US$ 2.500 para 1 kW. Portanto, é adequado para ocasiões especiais e de pequena escala, enquanto a utilização em grande escala é economicamente antieconômica e não pode competir com usinas térmicas ou nucleares comuns.
(2) Método de conversão direta fotoelétrica Este método usa o efeito fotoelétrico para converter diretamente a energia da radiação solar em energia elétrica. O dispositivo básico para a conversão fotoelétrica são as células solares. Uma célula solar é um dispositivo que converte diretamente a energia solar em energia elétrica devido ao efeito fotovoltaico. É um fotodiodo semicondutor. Quando a luz solar atinge o fotodiodo, o fotodiodo converte a energia solar em energia elétrica, gerando uma corrente elétrica. Quando muitas baterias são conectadas em série ou em paralelo, elas podem se tornar um conjunto de células solares com potência de saída relativamente grande. As células solares são um novo tipo promissor de fonte de energia com três vantagens principais: permanência, limpeza e flexibilidade. As células solares têm uma vida útil longa e, enquanto o sol existir, elas podem ser investidas uma vez e usadas por muito tempo; Em comparação com a geração de energia térmica e geração de energia nuclear, as células solares não causam poluição ambiental; As células solares podem ser grandes, pequenas e médias, variando de usinas de médio porte com capacidade de um milhão de quilowatts a pacotes de células solares que atendem apenas a uma residência, incomparáveis ​​com outras fontes de energia.