Έχετε δει ποτέ ένα κομμάτι μαύρων τακτοποιημένων σανίδων στα προάστια; Είναι ηλιακά πάνελ. Η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική με τη χρήση υλικών πυριτίου είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, γνωστή και ως «φωτοβολταϊκά κύτταρα» ή «ηλιακά τσιπ».
Στο πλαίσιο της δυναμικής ανάπτυξης και χρήσης των ανανεώσιμων πηγών και άλλων νέων πόρων στη νέα εποχή, η παραγωγή ηλιακής ενέργειας είναι μια σχετικά ευρέως χρησιμοποιούμενη πράσινη ενέργεια στη χώρα μου. Η παραγωγή ηλιακής ενέργειας χωρίζεται περαιτέρω σε φωτοβολταϊκή και φωτοθερμική παραγωγή ενέργειας, με την πιο συνηθισμένη να είναι η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας.
Η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας έχει τα χαρακτηριστικά της «εύκολης εγκατάστασης, εύκολης συντήρησης, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και επεκτασιμότητας», ενώ η ηλιακή θερμική παραγωγή ενέργειας θερμαίνει το μέσο μέσω ενός συστήματος συγκέντρωσης θερμότητας και στη συνέχεια χρησιμοποιεί παραδοσιακό εξοπλισμό παραγωγής ατμού για την παραγωγή ενέργειας. Η δομή και η αρχή λειτουργίας είναι σχετικά περίπλοκα. Συγκριτικά, η παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας είναι ευκολότερο να αναπτυχθεί ευρέως.
Η λειτουργία της παραγωγής φωτοβολταϊκών είναι αδιαχώριστη από τους ηλιακούς συλλέκτες. Η βασική δομή των ηλιακών συλλεκτών αποτελείται κυρίως από ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Η προσθήκη ελεγκτών, μπαταριών και μετατροπέων στη βασική δομή σχηματίζει ένα σύστημα ηλιακής τροφοδοσίας.
Τα κοινά ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούν βασικά πυρίτιο για τη μετατροπή ενέργειας, το οποίο μπορεί να χωριστεί σε μονοκρυσταλλικό πυρίτιο και πολυκρυσταλλικό πυρίτιο όσον αφορά τις μεθόδους παραγωγής. Η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής των ηλιακών συλλεκτών μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι υψηλότερη από αυτή των ηλιακών συλλεκτών πολυκρυσταλλικού πυριτίου και το κόστος παραγωγής είναι επίσης υψηλό. η απόδοση μετατροπής των ηλιακών συλλεκτών πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι χαμηλότερη από αυτή των ηλιακών συλλεκτών μονοκρυσταλλικού πυριτίου, αλλά το συνολικό κόστος παραγωγής είναι επίσης χαμηλότερο. .
Επιπλέον, υπάρχει ένα άλλο είδος ηλιακού πάνελ που ονομάζεται ηλιακό πάνελ άμορφου πυριτίου. Η μέθοδος κατασκευής του είναι εντελώς διαφορετική από αυτή του μονοκρυσταλλικού πυριτίου και των ηλιακών συλλεκτών πολυκρυσταλλικού πυριτίου. Η διαδικασία κατασκευής είναι πολύ απλοποιημένη και μπορεί επίσης να παράγει ηλεκτρική ενέργεια κάτω από ανεπαρκείς συνθήκες φωτισμού. Αλλά η απόδοση μετατροπής του είναι πολύ χαμηλή, επομένως χρησιμοποιείται σπάνια.
Συγκεκριμένα, η αρχή λειτουργίας του ηλιακού πάνελ είναι η έγχυση φωσφόρου στο ανώτερο στρώμα του πυριτίου μέσω της διεπαφής ημιαγωγών δύο τεμαχίων πυριτίου για να του παρέχει πρόσθετα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Ταυτόχρονα, το βόριο προστίθεται στο κάτω στρώμα για να ληφθεί ένα ορισμένο θετικό φορτίο. Με αυτόν τον τρόπο, το ηλεκτρικό πεδίο αυξάνεται στη διασταύρωση μεταξύ των στρωμάτων πυριτίου. Όταν ένα φωτόνιο στο ηλιακό φως χτυπήσει ένα ηλεκτρόνιο, το ηλεκτρικό πεδίο θα ωθήσει το ηλεκτρόνιο έξω από τη σύνδεση των δύο στοιβάδων πυριτίου και τα ηλεκτρόνια θα συλλεχθούν από τη μεταλλική αγώγιμη πλάκα στο πλάι. Μια τεχνολογία που μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια.