Principio di generazione di energia dei pannelli solari

Il sole splende sulla giunzione PN del semiconduttore, formando una nuova coppia elettrone-lacuna. 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 viene chiuso, si genera una corrente. È così che funzionano le celle solari a effetto fotoelettrico.

Generazione di energia solare Esistono due tipi di generazione di energia solare: uno è la modalità di conversione luce-calore-elettricità, l'altro è la modalità di conversione luce-elettricità diretta.

(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 in 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 processo 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 di 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 fotovoltaico. 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. Quando molte celle sono collegate 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 (inclusi il polisilicio e il silicio monocristallino) è il materiale fotovoltaico più importante, con una quota di mercato superiore al 90%, e continuerà a essere il materiale principale per le celle solari per un lungo periodo di tempo.

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

La domanda di polisilicio proviene principalmente dai semiconduttori e dalle celle solari. In base ai diversi requisiti di purezza, si distingue in polisilicio di grado elettronico e polisilicio di grado solare. Tra questi, il polisilicio di grado elettronico rappresenta circa il 55%, mentre quello 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 per semiconduttori, e si prevede che entro il 2008 la domanda di polisilicio per applicazioni solari supererà quella del polisilicio per uso elettronico.

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