Saulės kolektorių energijos gamybos principai

Saulės elementai yra įrenginiai, kurie reaguoja į šviesą ir paverčia šviesos energiją į elektros energiją. Yra daug rūšių medžiagų, kurios gali sukelti fotovoltinius efektus, pavyzdžiui, monokristalinis silicis, polikristalinis silicis, amorfinis silicis, galio arsenidas, selenas, indis, varis ir kt. Jų energijos gamybos principas iš esmės yra tas pats, o fotovoltinės energijos gamybos procesas aprašomas naudojant kristalinį silicį kaip pavyzdį. P tipo kristalinis silicis gali būti legiruotas fosforu, kad gautų N tipo silicį, suformuojant PN sandūrą.
Kai šviesa patenka į saulės elemento paviršių, dalį fotonų sugeria silicio medžiaga; Fotonų energija perduodama silicio atomui, todėl elektronai pereina, tampa laisvais elektronais, kurie susirenka abiejose PN sandūros pusėse ir sudaro potencialų skirtumą. Įjungus išorinę grandinę, veikiant šiai įtampai, per išorinę grandinę tekės srovė, kad būtų sukurta tam tikra išėjimo galia. Šio proceso esmė yra fotonų energijos pavertimo elektros energija procesas.
1, Yra du saulės energijos gamybos būdai: vienas yra šviesos šilumos konvertavimo metodas, o kitas - tiesioginio šviesos elektros energijos konvertavimo metodas.
(1) Taikant šviesos šilumos konvertavimo metodą elektrai gaminti naudojama saulės spinduliuotės sukurta šiluminė energija. Paprastai saulės kolektoriai paverčia sugertą šiluminę energiją į darbinį vidutinį garą, o tada varo garo turbinas, kad generuotų elektrą. Pirmasis procesas yra lengvas šilumos konversijos procesas; Pastarasis procesas yra šilumos energijos konversijos procesas, panašus į įprastą šiluminės energijos gamybą. Saulės fotovoltinės šiluminės elektrinės pasižymi dideliu efektyvumu, tačiau dėl pradinio industrializacijos etapo investicijos šiuo metu yra didelės. 1000 MW saulės šiluminei jėgainei reikia investuoti nuo 2 iki 2,5 milijardo JAV dolerių, o vidutinė investicija yra nuo 2000 iki 2500 JAV dolerių už 1 kW. Todėl jis tinkamas nedidelėms ir ypatingoms progoms, o didelio masto naudojimas yra ekonomiškai neekonomiškas ir negali konkuruoti su įprastomis šiluminėmis ar atominėmis elektrinėmis.
(2) Tiesioginės fotoelektrinės konversijos metodas Šis metodas naudoja fotoelektrinį efektą, kad saulės spinduliuotės energiją tiesiogiai paverstų elektros energija. Pagrindinis fotoelektrinės konversijos įrenginys yra saulės elementai. Saulės elementas yra įrenginys, kuris dėl fotovoltinio efekto saulės energiją tiesiogiai paverčia elektros energija. Tai puslaidininkinis fotodiodas. Kai saulės šviesa patenka į fotodiodą, fotodiodas saulės energiją paverčia elektros energija, generuodamas elektros srovę. Kai daug baterijų yra prijungta nuosekliai arba lygiagrečiai, jie gali tapti saulės elementų matrica, kurios išėjimo galia yra gana didelė. Saulės elementai yra daug žadantis naujo tipo energijos šaltinis, turintis tris pagrindinius privalumus: pastovumą, švarą ir lankstumą. Saulės elementų tarnavimo laikas yra ilgas, o kol yra saulė, juos galima investuoti vieną kartą ir naudoti ilgą laiką; Palyginti su šiluminės ir branduolinės energijos gamyba, saulės elementai neteršia aplinkos; Saulės elementai gali būti dideli, maži ir vidutinio dydžio – nuo ​​vidutinio dydžio elektrinių, kurių galia siekia milijoną kilovatų, iki saulės elementų paketų, aptarnaujančių tik vieną namų ūkį, kuriems neprilygsta kiti energijos šaltiniai.