Saulės baterijų energijos gamybos principas

Saulė šviečia puslaidininkinėje PN sandūroje, sudarydama naują skylės ir elektrono porą. Veikiant PN sandūros elektriniam laukui, skylė teka iš P srities į N sritį, o elektronas – iš N srities į P sritį. Sujungus grandinę, susidaro srovė. Taip veikia fotoelektrinio efekto saulės elementai.

Saulės energijos gamyba Yra du saulės energijos gamybos tipai: vienas yra šviesos-šilumos-elektros konversijos režimas, kitas yra tiesioginės šviesos-elektros konversijos režimas.

(1) Šviesos-šilumos-elektros konversijos metodas naudoja saulės spindulių generuojamą šiluminę energiją elektros energijai gaminti. Paprastai sugerta šiluminė energija saulės kolektoriaus paverčiama darbinės terpės garais, o tada garo turbina sukama elektros energijai gaminti. Pirmasis procesas vadinamas šviesos-šilumos konversijos procesu; antrasis procesas – šilumos-elektros konversijos procesu.

(2) Fotoelektrinis efektas naudojamas saulės spindulių energijai tiesiogiai paversti elektros energija. Pagrindinis fotoelektrinės konversijos įtaisas yra saulės elementas. Saulės elementas yra įtaisas, kuris tiesiogiai paverčia saulės šviesos energiją elektros energija dėl fotogeneracijos voltų efekto. Tai puslaidininkinis fotodiodas. Kai saulė šviečia ant fotodiodo, fotodiodas paverčia saulės šviesos energiją elektros energija ir generuoja srovę. Kai daug elementų sujungiami nuosekliai arba lygiagrečiai, galima suformuoti kvadratinį saulės elementų masyvą su santykinai didele išėjimo galia.

Šiuo metu kristalinis silicis (įskaitant polikristalinį silicį ir monokristalinį silicį) yra svarbiausia fotovoltinė medžiaga, jos rinkos dalis sudaro daugiau nei 90 % ir ateityje dar ilgą laiką išliks pagrindinėmis saulės elementų medžiagomis.

Ilgą laiką polikristalinio silicio medžiagų gamybos technologiją kontroliavo 10 gamyklų iš 7 įmonių 3 šalyse, tokiose kaip Jungtinės Valstijos, Japonija ir Vokietija, sudarydamos technologinę blokadą ir rinkos monopolį.

Polikristalinio silicio paklausa daugiausia kyla iš puslaidininkių ir saulės elementų. Pagal skirtingus grynumo reikalavimus jis skirstomas į elektronikos lygio ir saulės lygio. Iš jų elektronikos lygio polikristalinis silicis sudaro apie 55 %, o saulės lygio – 45 %.

Sparčiai vystantis fotovoltinei pramonei, polikristalinio silicio paklausa saulės elementuose auga sparčiau nei puslaidininkinio polikristalinio silicio plėtra, ir tikimasi, kad iki 2008 m. saulės polikristalinio silicio paklausa viršys elektronikos klasės polikristalinio silicio paklausą.

1994 m. bendra saulės elementų gamyba pasaulyje tesiekė 69 MW, tačiau 2004 m. ji siekė beveik 1200 MW – vos per 10 metų ji išaugo 17 kartų. Ekspertai prognozuoja, kad saulės fotovoltinių įrenginių pramonė XXI amžiaus pirmoje pusėje pralenks branduolinę energiją kaip vienas svarbiausių pagrindinių energijos šaltinių.