Fotovoltaisk solenergi

Del denne artikel med dine venner:

Fotovoltaisk sol

Det anslås, at ved bredden af ​​Frankrig er omkring 45 ° er den potentielt anvendelige energi i solen 1500kwh / m² om året.

Se den franske seaside map ogDNI solstråling fra Frankrig.

Med nuværende udbytter på omkring 10 til 15% kommer vi fra 150 til 225kwh / m².an.


Solpaneler kaldet "ikke integreret".

Driftsprincip for fotovoltaik

En fotovoltaisk celle består af halvledermaterialer. Disse er i stand til at omdanne den energi, der leveres af solen til elektrisk ladning, så elektricitet, fordi sollyset spænder elektronerne af disse materialer. Absorptionskurven for disse materialer starter ved lave bølgelængder op til en begrænsende bølgelængde, som er 1,1 mikrometer for silicium.

Silicon er den vigtigste komponent i en solcelle.

Fysik af en fotocelle (fra CEA website)


Diagram over driften af ​​en fotocelle.

Silicon blev valgt til at lave solceller til sine elektroniske egenskaber, der er karakteriseret ved tilstedeværelsen af ​​fire elektroner på dets perifere lag (kolonne IV i Mendeleyev-tabellen). I fast silicium er hvert atom bundet til fire naboer, og alle elektronerne i det perifere lag deltager i bindingerne. Hvis et siliciumatom erstattes af et atom af kolonne V (f.eks. Fosfor), deltager en af ​​elektronerne ikke i bindingerne; han kan derfor bevæge sig i netværket. Der er ledning af en elektron, og halvlederen sættes doteret n-type. Hvis derimod et siliconatom erstattes af et atom i kolonne III (bor for eksempel), mangler en elektron at realisere alle forbindelserne, og en elektron kan udfylde denne mangel. Det siges, at der er ledning gennem et hul, og halvlederen hedder p-type doteret. Atomer som bor eller fosfor er doteringsmidler af silicium.

Når en halvleder af n-type bringes i kontakt med en halvleder af p-type, diffunderer de elektroner, der er overskredet i materialet n, ind i materialet p. Det initialt doterede område n bliver positivt ladet, og det oprindeligt p-doterede område bliver negativt ladet. Et elektrisk felt skabes således mellem zoner n og p, som har tendens til at afstøde elektronerne i zonen n, og der opnås en ligevægt. Et knudepunkt er oprettet, og ved at tilføje metalkontakter på n og p-områderne er det en diode, der opnås.
Når denne diode lyser, er fotoner absorberes af materialet, og hver foton giver anledning til en elektron og et hul (kaldet elektron-hul par). Krydset af diode mellem elektronerne og hullerne, hvilket giver anledning til en potentiel forskel mellem n og p kontakter, og en strøm, hvis en modstand er placeret mellem kontakterne i dioden (figur).

Teknologier tilgængelige på markedet.

De nuværende moduler skelnes efter den type silicium, de bruger:



  • monokrystallinsk silicium: Fotovoltaiske sensorer er baseret på siliciumkrystaller indkapslet i en plastikkappe.
  • polykrystallinsk silicium: Solcellerne er baseret på silicium polykrystaller, billigere at fremstille end monokrystallinsk silicium, men har også en lidt lavere udbytte. Disse polykrystaller opnås ved smelteskrot af silicium af elektronisk kvalitet.
  • Amorft silicium: "Spredte" paneler er fremstillet af amorft silicium med høj energikraft og præsenteret i fleksible strimler, der giver en perfekt arkitektonisk integration.

Cellbyggere.

De fem største virksomheder, der producerer solceller, deler 60% af verdensmarkedet. De omfatter japanske virksomheder Sharp og Kyocera, amerikanske virksomheder BP Solar og Astropower og Tysklands RWE Schott Solar. Japan producerer næsten halvdelen af ​​verdens fotovoltaiske celler.

Anvendelser af solenergi elektrisk energi

I øjeblikket er de vigtigste anvendelsesområder isolerede boliger, men også til videnskabelige anordninger som seismografer.

Det første område at bruge denne energi er rummet domæne. Faktisk er næsten al den elektriske energi fra satellitterne tilvejebragt af fotovoltaisk (nogle satellitter ville have små omrøringsmotorer).

fordele

  • Ikke-forurenende elektrisk energi til brug og er en del af princippet om bæredygtig udvikling,
  • Kilde for vedvarende energi, fordi uudtømmelig på menneskelig skala,
  • Kan bruges enten i udviklingslande uden større elnet eller på isolerede steder som bjerg, hvor det ikke er muligt at oprette forbindelse til det nationale elnet.


Eksempel på isoleret strømforsyning, en seismograf, der drives af fotovoltaisk panel af Soufriere vulkanen i Guadeloupe.

ulemper

  • Fotovoltaiske omkostninger er høje, fordi det kommer fra højteknologi,
  • omkostningerne afhænger af peak power, den aktuelle pris for watt peak er omkring 3,5 € er omkring 550 € / m² solceller,
  • det nuværende udbytte af de fotovoltaiske celler forbliver ret lavt (ca. 10% for offentligheden) og giver således kun en svag effekt,
  • marked meget begrænset, men i udvikling
  • Elproduktionen er kun i løbet af dagen, mens den stærkeste efterspørgsel er om natten.
  • opbevaring af elektricitet er noget meget vanskeligt med de nuværende teknologier (meget høje økonomiske omkostninger ved batterier)
  • levetid: 20 til 25 år efter at silicium "krystalliserer" og gør cellen ubrugelig,
  • fremstilling af forurening: nogle undersøgelser hævder, at den energi, der bruges til at fremstille celler, aldrig er rentabel i løbet af 20 års produktion,
  • ligeledes i slutningen af ​​livet: genbrug af celler udgør miljøproblemer.

Lær mere:
- Energibalance af solcelleovne
- Kort over fransk solfelt
- Photovoltaic solsystemer integreret i bygningen (CEA dokument)


kommentarer Facebook

Skriv en kommentar

Din e-mail-adresse vil ikke blive offentliggjort. Påkrævede felter er markeret med *