Il principio di generazione di energia dei pannelli solari

Il sole illumina la giunzione PN del semiconduttore, formando una nuova coppia lacuna-elettrone. Sotto l'azione del campo elettrico della giunzione PN, la lacuna fluisce dalla regione P alla regione N, e l'elettrone fluisce dalla regione N alla regione P. Quando il circuito è connesso, si forma corrente. È così che funzionano le celle solari a effetto fotoelettrico.

Generazione di energia solare Esistono due tipi di generazione di energia solare: la modalità di conversione luce-calore-elettricità e la modalità di conversione diretta luce-elettricità.

(1) Il metodo di conversione luce-calore-elettricità utilizza l'energia termica generata dalla radiazione solare per generare elettricità. Generalmente, l'energia termica assorbita viene convertita nel vapore del fluido di lavoro dal collettore solare, e quindi la turbina a vapore viene azionata per generare elettricità. Il primo processo è il processo di conversione luce-calore; il secondo è il processo di conversione calore-elettricità.

(2) L'effetto fotoelettrico viene utilizzato per convertire direttamente l'energia della radiazione solare in energia elettrica. Il dispositivo base della conversione fotoelettrica è la cella solare. La cella solare è un dispositivo che converte direttamente l'energia luminosa solare in energia elettrica grazie all'effetto volt della fotogenerazione. Si tratta di un fotodiodo a semiconduttore. Quando il sole illumina il fotodiodo, quest'ultimo trasforma l'energia luminosa solare in energia elettrica e genera corrente. Collegando più celle in serie o in parallelo, si può formare una matrice quadrata di celle solari con una potenza di uscita relativamente elevata.

Attualmente, il silicio cristallino (compreso il polisilicio e il silicio monocristallino) è il materiale fotovoltaico più importante, la sua quota di mercato è superiore al 90% e anche in futuro, per un lungo periodo di tempo, continuerà a essere il materiale principale delle celle solari.

Per lungo tempo, la tecnologia di produzione dei materiali in polisilicio è stata controllata da 10 fabbriche di 7 aziende in 3 paesi, ovvero Stati Uniti, Giappone e Germania, formando un blocco tecnologico e un monopolio di mercato.

La domanda di polisilicio proviene principalmente da semiconduttori e celle solari. In base ai diversi requisiti di purezza, si distinguono a livello elettronico e a livello solare. Tra questi, il polisilicio di grado elettronico rappresenta circa il 55%, mentre il polisilicio di grado solare il 45%.

Con il rapido sviluppo dell'industria fotovoltaica, la domanda di polisilicio nelle celle solari sta crescendo più velocemente dello sviluppo del polisilicio semiconduttore e si prevede che la domanda di polisilicio solare supererà quella di polisilicio di grado elettronico entro il 2008.

Nel 1994, la produzione totale di celle solari nel mondo era di soli 69 MW, ma nel 2004 era vicina ai 1200 MW, con un aumento di 17 volte in soli 10 anni. Gli esperti prevedono che l'industria solare fotovoltaica supererà l'energia nucleare come una delle più importanti fonti di energia di base nella prima metà del XXI secolo.