Prinzipien der Stromerzeugung durch Solarmodule

Solarzellen sind Geräte, die auf Licht reagieren und Lichtenergie in Elektrizität umwandeln. Es gibt viele Arten von Materialien, die photovoltaische Effekte erzeugen können, wie zum Beispiel monokristallines Silizium, polykristallines Silizium, amorphes Silizium, Galliumarsenid, Selen, Indium, Kupfer und so weiter. Das Prinzip ihrer Stromerzeugung ist grundsätzlich das gleiche, der Prozess der photovoltaischen Stromerzeugung wird am Beispiel von kristallinem Silizium beschrieben. Kristallines Silizium vom P-Typ kann mit Phosphor dotiert werden, um Silizium vom N-Typ zu erhalten und einen PN-Übergang zu bilden.
Trifft Licht auf die Oberfläche der Solarzelle, wird ein Teil der Photonen vom Siliziummaterial absorbiert; Die Energie der Photonen wird auf das Siliziumatom übertragen, wodurch Elektronen einen Übergang durchlaufen und zu freien Elektronen werden, die sich auf beiden Seiten des PN-Übergangs sammeln und eine Potentialdifferenz bilden. Wenn der externe Stromkreis eingeschaltet ist, fließt unter der Wirkung dieser Spannung ein Strom durch den externen Stromkreis, um eine bestimmte Ausgangsleistung zu erzeugen. Der Kern dieses Prozesses ist die Umwandlung von Photonenenergie in elektrische Energie.
1. Es gibt zwei Möglichkeiten der Solarstromerzeugung: eine ist die Methode zur Umwandlung von Lichtwärmestrom und die andere ist die Methode zur direkten Umwandlung von Lichtstrom.
(1) Bei der Umwandlung von Lichtwärmestrom wird die durch Sonneneinstrahlung erzeugte Wärmeenergie zur Stromerzeugung genutzt. Im Allgemeinen wandeln Solarkollektoren die aufgenommene Wärmeenergie in das Arbeitsmedium Dampf um und treiben dann Dampfturbinen zur Stromerzeugung an. Der erstere Prozess ist ein Prozess zur Umwandlung leichter Wärme; Beim letztgenannten Prozess handelt es sich um einen Wärmestromumwandlungsprozess, der der gewöhnlichen thermischen Stromerzeugung ähnelt. Solar-Photovoltaik-Wärmekraftwerke weisen einen hohen Wirkungsgrad auf, aufgrund ihres anfänglichen Industrialisierungsstadiums sind die Investitionen derzeit jedoch hoch. Ein 1000-MW-Solarthermiekraftwerk erfordert eine Investition von 2 bis 2,5 Milliarden US-Dollar, wobei die durchschnittliche Investition für 1 kW 2000 bis 2500 US-Dollar beträgt. Daher eignet es sich für kleine und besondere Anlässe, während die Nutzung im großen Maßstab wirtschaftlich unwirtschaftlich ist und nicht mit gewöhnlichen Wärme- oder Kernkraftwerken konkurrieren kann.
(2) Photoelektrische Direktumwandlungsmethode Diese Methode nutzt den photoelektrischen Effekt, um Sonnenstrahlungsenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Das Grundgerät für die fotoelektrische Umwandlung sind Solarzellen. Eine Solarzelle ist ein Gerät, das durch den photovoltaischen Effekt Sonnenenergie direkt in elektrische Energie umwandelt. Es handelt sich um eine Halbleiter-Fotodiode. Wenn Sonnenlicht auf die Fotodiode trifft, wandelt die Fotodiode die Sonnenenergie in elektrische Energie um und erzeugt so einen elektrischen Strom. Wenn viele Batterien in Reihe oder parallel geschaltet werden, können sie zu einer Solarzellenanordnung mit relativ großer Ausgangsleistung werden. Solarzellen sind eine vielversprechende neue Art von Energiequelle mit drei großen Vorteilen: Beständigkeit, Sauberkeit und Flexibilität. Solarzellen haben eine lange Lebensdauer, und solange es die Sonne gibt, können sie einmal investiert und für lange Zeit genutzt werden; Im Vergleich zur thermischen Stromerzeugung und Kernstromerzeugung verursachen Solarzellen keine Umweltverschmutzung; Solarzellen können groß, klein und mittelgroß sein und reichen von mittelgroßen Kraftwerken mit einer Leistung von einer Million Kilowatt bis hin zu Solarzellenpaketen, die nur einen Haushalt versorgen und die von anderen Stromquellen nicht erreicht werden können.