Das Stromerzeugungsprinzip von Sonnenkollektoren

Eine Solarzelle ist ein Gerät, das auf Licht reagiert und Lichtenergie in Strom umwandeln kann. Es gibt viele Arten von Materialien, die einen photovoltaischen Effekt erzeugen können, wie zum Beispiel: einkristallines Silizium, polykristallines Silizium, amorphes Silizium, Galliumarsenid, Indiumkupferselenid und so weiter. Ihre Stromerzeugungsprinzipien sind im Grunde gleich und nehmen nun am Beispiel von kristallinem Silizium den Prozess der photovoltaischen Stromerzeugung. Kristallines Silizium vom P-Typ kann mit Phosphor dotiert werden, um Silizium vom N-Typ zu erhalten, wodurch ein PN-Übergang gebildet wird.

Bestrahlt das Licht die Oberfläche der Solarzelle, wird ein Teil der Photonen vom Siliziummaterial absorbiert; Die Energie der Photonen wird auf die Siliziumatome übertragen, wodurch die Elektronen Übergänge durchlaufen, zu freien Elektronen werden und sich auf beiden Seiten des PN-Übergangs sammeln, um eine Potenzialdifferenz zu bilden. Wenn der Stromkreis mit der Außenseite verbunden ist Unter Einwirkung dieser Spannung fließt ein Strom durch den externen Stromkreis, um eine bestimmte Ausgangsleistung zu erzeugen. Die Essenz dieses Prozesses ist: der Prozess der Umwandlung von Photonenenergie in elektrische Energie.

1. Solarstromerzeugung Es gibt zwei Methoden zur Solarstromerzeugung, eines ist das Licht-Wärme-Elektro-Umwandlungsverfahren und das andere ist das Licht-Elektro-Direktumwandlungsverfahren.

(1) Das Licht-Wärme-Elektro-Umwandlungsverfahren verwendet Sonnenstrahlung, um Elektrizität zu erzeugen. Im Allgemeinen wandelt ein Sonnenkollektor die aufgenommene Wärme in Dampf des Arbeitsmediums um und treibt dann eine Dampfturbine zur Stromerzeugung an. Der erstere Prozess ist ein Licht-Wärme-Umwandlungsprozess; der letztere Prozess ist ein wärme-elektrischer Umwandlungsprozess, der der gewöhnlichen thermischen Energieerzeugung gleich ist. Solarthermische Kraftwerke haben einen hohen Wirkungsgrad. Da sich deren Industrialisierung jedoch noch im Anfangsstadium befindet, sind die Investitionen derzeit hoch. Ein solarthermisches Kraftwerk mit 1.000 MW erfordert eine Investition von 2 bis 2,5 Milliarden US-Dollar, die durchschnittliche Investition von 1 kW beträgt 2000 bis 2500 US-Dollar. Daher ist es für besondere Anlässe im kleinen Maßstab geeignet, und eine großtechnische Nutzung ist wirtschaftlich sehr unwirtschaftlich und kann mit gewöhnlichen thermischen Kraftwerken oder Kernkraftwerken nicht konkurrieren.

(2) Direktumwandlungsverfahren von Licht in Elektrizität Dieses Verfahren verwendet den photoelektrischen Effekt, um Sonnenstrahlungsenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Das Grundgerät der Licht-zu-Elektrizität-Umwandlung sind Solarzellen. Eine Solarzelle ist ein Gerät, das aufgrund des photovoltaischen Effekts Sonnenenergie direkt in elektrische Energie umwandelt. Es ist eine Halbleiter-Fotodiode. Wenn die Sonne auf die Fotodiode scheint, wandelt die Fotodiode die Lichtenergie der Sonne in elektrische Energie um, um Strom zu erzeugen. Wenn viele Batterien in Reihe oder parallel geschaltet sind, kann eine quadratische Anordnung von Solarzellen mit relativ großer Ausgangsleistung gebildet werden. Solarzellen sind eine vielversprechende neue Art von Stromquelle mit drei großen Vorteilen: Beständigkeit, Sauberkeit und Flexibilität. Solarzellen haben eine lange Lebensdauer. Solange die Sonne existiert, können Solarzellen einmal angelegt und lange genutzt werden; und thermische Stromerzeugung und nukleare Stromerzeugung. Im Gegensatz dazu verursachen Solarzellen keine Umweltverschmutzung; Solarzellen können groß, mittel und klein sein, so groß wie ein mittelgroßes Kraftwerk mit einer Million Kilowatt oder so klein wie ein Solarbatteriepack für einen Haushalt, der von anderen Stromquellen unerreicht ist.