A napelemes áramtermelés elvei

A napelemek olyan eszközök, amelyek reagálnak a fényre, és a fényenergiát elektromos árammá alakítják. Sokféle anyag létezik, amelyek fotovoltaikus hatást válthatnak ki, mint például monokristályos szilícium, polikristályos szilícium, amorf szilícium, gallium-arzenid, szelén, indium, réz stb. Áramtermelésük elve alapvetően megegyezik, és a fotovoltaikus energiatermelés folyamatát a kristályos szilícium példájával írjuk le. A P-típusú kristályos szilíciumot foszforral lehet adalékolni, így N-típusú szilíciumot kapunk, ami PN csomópontot képez.
Amikor fény éri a napelem felületét, a fotonok egy részét elnyeli a szilícium anyag; A fotonok energiája átkerül a szilícium atomra, aminek következtében az elektronok átmeneten mennek keresztül, szabad elektronokká válva, amelyek a PN átmenet mindkét oldalán összegyűlnek, és potenciálkülönbséget képeznek. Amikor a külső áramkör be van kapcsolva, ennek a feszültségnek a hatására áram folyik át a külső áramkörön, hogy egy bizonyos kimeneti teljesítményt generáljon. Ennek a folyamatnak a lényege, hogy a fotonenergiát elektromos energiává alakítják.
1, A napenergia-termelésnek két módja van: az egyik a könnyű hőenergia-átalakítási módszer, a másik a könnyű villamosenergia-konverziós módszer.
(1) A könnyű hőáram-átalakítási módszer a napsugárzás által termelt hőenergiát használja fel villamos energia előállítására. Általában a napkollektorok az elnyelt hőenergiát munkaközeg gőzzé alakítják, majd gőzturbinákat hajtanak meg elektromos áram előállítására. Az előbbi eljárás egy könnyű hőátalakítási eljárás; Ez utóbbi eljárás a hagyományos hőenergia-termeléshez hasonló hővillamos átalakítási eljárás. A napelemes fotovoltaikus hőerőművek nagy hatásfokkal rendelkeznek, de a kezdeti iparosítási szakaszuk miatt a beruházás jelenleg magas. Egy 1000 MW-os napelemes hőerőmű 2-2,5 milliárd dolláros beruházást igényel, átlagosan 2000-2500 dollár befektetés 1 kW-ra. Emiatt alkalmas kisüzemi és különleges alkalmakra, míg a nagyüzemi hasznosítás gazdaságilag nem gazdaságos és nem tudja felvenni a versenyt a hagyományos hő- vagy atomerőművekkel.
(2) Közvetlen fotoelektromos átalakítási módszer Ez a módszer a fotoelektromos effektust használja a napsugárzás energia közvetlen elektromos energiává történő átalakítására. A fotoelektromos átalakítás alapvető eszköze a napelemek. A napelem olyan eszköz, amely a napenergiát közvetlenül elektromos energiává alakítja a fotovoltaikus hatás következtében. Ez egy félvezető fotodióda. Amikor a napfény éri a fotodiódát, a fotodióda a napenergiát elektromos energiává alakítja, elektromos áramot generálva. Ha sok akkumulátort sorba vagy párhuzamosan csatlakoztatunk, akkor viszonylag nagy kimenő teljesítménnyel rendelkező napelemsorokká válhatnak. A napelemek ígéretes új típusú áramforrások, amelyek három fő előnnyel rendelkeznek: az állandóság, a tisztaság és a rugalmasság. A napelemek élettartama hosszú, és amíg a nap létezik, egyszer befektethetők és hosszú ideig használhatók; A hőenergia-termeléshez és az atomenergia-termeléshez képest a napelemek nem okoznak környezetszennyezést; A napelemek lehetnek nagyok, kicsik és közepes méretűek, a közepes méretű, egymillió kilowatt teljesítményű erőművektől a csak egy háztartást kiszolgáló napelemcsomagokig, amelyeknek nincs párja más áramforrásokkal.