Princípio de geração de energia por painéis solares

A luz solar incide sobre a junção PN do semicondutor, formando um novo par elétron-lacuna. Sob a ação do campo elétrico da junção PN, a lacuna flui da região P para a região N, e o elétron flui da região N para a região P. Quando o circuito é conectado, uma corrente elétrica é gerada. É assim que funcionam as células solares fotovoltaicas.

Geração de energia solar. Existem dois tipos de geração de energia solar: um é o modo de conversão de luz em calor e eletricidade, e o outro é o modo de conversão direta de luz em eletricidade.

(1) O método de conversão luz-calor-eletricidade utiliza a energia térmica gerada pela radiação solar para gerar eletricidade. Geralmente, a energia térmica absorvida é convertida em vapor do fluido de trabalho pelo coletor solar, e então a turbina a vapor é acionada para gerar eletricidade. O primeiro processo é o processo de conversão luz-calor; o segundo processo é o processo de conversão calor-eletricidade.

(2) O efeito fotoelétrico é usado para converter a energia da radiação solar diretamente em energia elétrica. O dispositivo básico da conversão fotoelétrica é a célula solar. A célula solar é um dispositivo que converte diretamente a energia da luz solar em energia elétrica devido ao efeito fotovoltaico. Trata-se de um fotodiodo semicondutor. Quando o sol incide sobre o fotodiodo, este converte a energia da luz solar em energia elétrica, gerando corrente. Quando muitas células são conectadas em série ou em paralelo, forma-se um arranjo quadrado de células solares com potência de saída relativamente alta.

Atualmente, o silício cristalino (incluindo o silício policristalino e o silício monocristalino) é o material fotovoltaico mais importante, com uma participação de mercado superior a 90%, e continuará sendo o principal material para células solares por um longo período.

Durante muito tempo, a tecnologia de produção de materiais de polisilício foi controlada por 10 fábricas de 7 empresas em 3 países, como os Estados Unidos, o Japão e a Alemanha, formando um bloqueio tecnológico e um monopólio de mercado.

A demanda por polissilício provém principalmente de semicondutores e células solares. De acordo com os diferentes requisitos de pureza, ele é dividido em grau eletrônico e grau solar. Dentre eles, o polissilício de grau eletrônico representa cerca de 55% do mercado, enquanto o polissilício de grau solar representa 45%.

Com o rápido desenvolvimento da indústria fotovoltaica, a demanda por polisilício em células solares está crescendo mais rapidamente do que o desenvolvimento do polisilício semicondutor, e espera-se que a demanda por polisilício solar ultrapasse a de polisilício de grau eletrônico até 2008.

Em 1994, a produção total de células solares no mundo era de apenas 69 MW, mas em 2004 chegou perto de 1200 MW, um aumento de 17 vezes em apenas 10 anos. Especialistas preveem que a indústria de energia solar fotovoltaica ultrapassará a energia nuclear como uma das fontes de energia básica mais importantes na primeira metade do século XXI.