Princip proizvodnje solarnih panela
Solarna ćelija je uređaj koji reagira na svjetlost i može pretvoriti svjetlosnu energiju u električnu. Postoji mnogo vrsta materijala koji mogu proizvesti fotonaponski učinak, poput: monokristalnog silicija, polikristalnog silicija, amorfnog silicija, galijevog arsenida, indijskog bakrenog selenida itd. Njihovi principi proizvodnje energije su u osnovi isti, pa sada uzimaju kristalni silicij kao primjer za opisivanje procesa proizvodnje fotonaponske energije. Kristalni silicij P-tipa može se dopirati fosforom kako bi se dobio silicij N-tipa, formirajući PN spoj.
Kada svjetlost zrači površinu solarne ćelije, dio fotona apsorbira silicijski materijal; energija fotona se prenosi na atome silicija, uzrokujući prijelaz elektrona, postajući slobodni elektroni, skupljajući se s obje strane PN spoja kako bi stvorili razliku potencijala. Kad je kolo spojeno na vanjsku stranu Pod djelovanjem ovog napona, kroz vanjsko kolo će teći struja koja proizvodi određenu izlaznu snagu. Suština ovog procesa je: proces pretvaranja energije fotona u električnu energiju.
1. Proizvodnja solarne energije Postoje dvije metode proizvodnje solarne energije, jedna je metoda pretvaranja svjetlo-toplina-električna, a druga je metoda direktne pretvorbe svjetlo-električna.
(1) Metoda pretvaranja svjetlosti u toplinu i električnu energiju koristi sunčevo zračenje za proizvodnju električne energije. Općenito, solarni kolektor pretvara apsorbiranu toplinu u paru radnog fluida, a zatim pokreće parnu turbinu za proizvodnju električne energije. Prvi proces je proces pretvaranja svjetlosti u toplinu; potonji proces je proces pretvorbe toplinsko-električne energije, koji je isti kao i uobičajena proizvodnja toplinske energije. Solarne termoelektrane imaju visoku efikasnost. Međutim, budući da je njihova industrijalizacija trenutno u početnoj fazi, ulaganja su trenutno velika. Solarna termoelektrana od 1.000 MW zahtijeva ulaganje od 2 do 2,5 milijardi američkih dolara, a prosječna investicija od 1 kW iznosi 2000 do 2500 američkih dolara. Stoga je pogodan za posebne prigode manjih razmjera, a korištenje velikih razmjera vrlo je ekonomski neekonomično i ne može se natjecati s običnim termoelektranama ili nuklearnim elektranama.
(2) Metoda direktne konverzije svjetlosti u električnu energiju Ova metoda koristi fotoelektrični efekt za direktno pretvaranje energije sunčevog zračenja u električnu energiju. Osnovni uređaj za pretvaranje svjetlosti u električnu energiju su solarne ćelije. Solarna ćelija je uređaj koji izravno pretvara sunčevu energiju u električnu energiju zbog fotonaponskog efekta. To je poluvodička fotodioda. Kad sunce obasja fotodiodu, fotodioda će pretvoriti sunčevu svjetlosnu energiju u električnu da proizvede struju. Kad su mnoge baterije spojene serijski ili paralelno, može se formirati kvadratni niz solarnih ćelija s relativno velikom izlaznom snagom. Solarne ćelije su nova vrsta energije koja obećava, s tri glavne prednosti: postojanost, čistoća i fleksibilnost. Solarne ćelije imaju dug životni vijek. Sve dok postoji sunce, solarne ćelije se mogu uložiti jednom i koristiti duže vrijeme; i proizvodnju toplinske energije i proizvodnju nuklearne energije. Nasuprot tome, solarne ćelije ne uzrokuju zagađenje okoliša; solarne ćelije mogu biti velike, srednje i male, velike kao elektrana srednje veličine od milion kilovata, ili male kao solarna baterija za jedno domaćinstvo, kojoj nema para drugih izvora energije.