Fotovoltaisk solenergi


Dela den här artikeln med dina vänner:

Fotovoltaisk sol

Det beräknas att vid latituderna i Frankrike handlar om 45 ° är solenergiens potentiellt användbara energi 1500kwh / m² per år.

Se franska kustkartan ochDNI solstrålning från Frankrike.

Med nuvarande avkastning på cirka 10 till 15% får vi från 150 till 225kwh / m².an.


Solpaneler kallad "icke integrerad".

Driftsprincip för fotovoltaik

En fotovoltaisk cell består av halvledarmaterial. Dessa kan omvandla solenergi till elektrisk laddning så el eftersom solstrålen exciterar elektronerna av dessa material. Absorptionskurvan för dessa material börjar vid låga våglängder upp till en begränsande våglängd som är 1,1-mikrometer för kisel.

Silikon är huvudkomponenten i en fotovoltaisk cell.

Fysik av en fotocell (från CEA-webbplatsen)


Diagram över driften av en fotocell.

Silikon valdes för att göra solceller i fotovoltaiska celler för sina elektroniska egenskaper, kännetecknad av närvaron av fyra elektroner på dess perifera lager (kolumn IV i Mendeleyev-tabellen). I fast kisel är varje atom bunden till fyra grannar, och alla elektroner i det perifera skiktet deltar i bindningarna. Om en kiselatom är ersatt av en kolumn V-kolumn (exempelvis fosfor), deltar en av elektronerna inte i bindningarna; Han kan därför flytta i nätverket. Det finns ledning av en elektron, och halvledaren sägs dopad n-typ. Om en kiselatom tvärtom ersätts av en kolonn III-kolumn (t.ex. bor), saknas en elektron för att göra alla bindningar, och en elektron kan fylla detta gap. Det sägs att det finns ledning genom ett hål, och halvledaren sägs p-typ dopad. Atomer som bor eller fosfor är dopmedel av kisel.

När en halvledare av n-typ bringas i kontakt med en halvledare av p-typ diffunderar elektronerna i överskott i materialet n i materialet p. Det initialt dopade området n blir positivt laddat och det initialt p-dopade området blir negativt laddat. Ett elektriskt fält skapas således mellan zonerna n och p, vilket tenderar att avstöda elektronerna i zonen n och en jämvikt upprättas. En korsning har skapats och genom att lägga metallkontakter på n och p-områdena är det en diod som erhålls.
När denna diod tänds absorberas fotonen av materialet och varje foton ger upphov till en elektron och ett hål (vi talar om elektronhålpar). Förbindningspunkten mellan dioden mellan elektronerna och hålen, vilket ger upphov till en potentialskillnad mellan de n och p kontakter, och en ström flyter, om ett motstånd placeras mellan kontakterna hos dioden (Figur).

Teknologier tillgängliga på marknaden.

De nuvarande modulerna skiljer sig beroende på vilken typ av kisel de använder:



  • monokristallin kisel: fotovoltaiska sensorer är baserade på kiselkristaller inkapslade i ett plasthölje.
  • polykristallin kisel: Fotovoltaiska sensorer är baserade på silikonpolykristaller, vilka är billigare att tillverka än monokristallin kisel, men som också har ett något lägre utbyte. Dessa polykristaller erhålls genom smältskrot av kisel av elektronisk kvalitet.
  • amorft kisel: "spread" paneler är gjorda med amorft kisel hög effekt energigivande och presenteras i flexibla band för perfekt arkitektonisk integration.

Cellbyggare.

De fem största företagen som producerar fotovoltaiska celler delar 60% av världsmarknaden. De inkluderar japanska företag Sharp och Kyocera, amerikanska företag BP Solar och Astropower, och Tysklands RWE Schott Solar. Japan producerar nästan hälften av världens fotovoltaiska celler.

Tillämpningar av solenergielektronik

För närvarande är de viktigaste användningsområdena isolerade bostäder men också för vetenskapliga anordningar som seismografer.

Det första området som använder denna energi är rymddomänen. Faktum är att nästan all elenergi hos satelliterna tillhandahålls av fotovoltaiska (vissa satelliter skulle ha små stirlande motorer).

fördelar

  • Ej förorenande elektrisk energi att använda och ingår i principen om hållbar utveckling,
  • Källa för förnybar energi, eftersom det är outtömligt i mänsklig skala,
  • Kan användas antingen i utvecklingsländer utan större elnät eller på isolerade platser som berg där det inte går att ansluta till det nationella elnätet.


Exempel på isolerad plats strömförsörjning, en seismograf som drivs av fotovoltaisk panel av Soufriere vulkanen i Guadeloupe.

nackdelar

  • Fotovoltaiska kostnader är höga eftersom det kommer från högteknologi,
  • kostnaden beror på toppkraften, den nuvarande kostnaden för watt toppen är ca 3,5 € är ca 550 € / m² solceller,
  • Den nuvarande utbytet av de fotovoltaiska cellerna förblir ganska lågt (omkring 10% för allmänheten) och ger således endast en svag effekt,
  • marknad mycket begränsad men i utveckling
  • Elproduktionen är bara under dagen, medan den starkaste efterfrågan är på natten.
  • lagring av el är något mycket svårt med den nuvarande tekniken (mycket hög ekonokostnad för batterier),
  • livstid: 20 till 25 år, efter att kislet "kristalliserar" och gör cellen oanvändbar,
  • tillverkning av föroreningar: vissa studier hävdar att den energi som används för att tillverka celler aldrig är lönsam under 20-årens produktion,
  • Likaså i slutet av livet: Återvinning av celler utgör miljöproblem.

Läs mer:
- Energibalans av solcellsvolta
- Karta över franska solfältet
- Fotovoltaiska solsystem integrerade i byggnaden (CEA-dokument)


Facebook kommentarer

Lämna en kommentar

Din e-postadress kommer inte att publiceras. Obligatoriska fält är markerade *