Photovoltaic Solar Energy


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Solar-Photovoltaik

Es wird geschätzt, dass Breiten von Frankreich etwa 45 potentiell nutzbare Energie ° von der Sonne ein Jahr ist 1500kwh / m².

Sehen Sie die Karte Französisch ensoillement undSonnenstrahlung DNI von Frankreich.

Mit Stromausbeuten 10 etwa 15% bei 150 225kwh / m².an erhalten.


Sonnenkollektoren als "nicht integriert".

PV Funktionsprinzip

Eine photovoltaische Zelle besteht aus Halbleitermaterialien zusammengesetzt ist. Diese sind in der Lage die Umwandlung der Energie der Sonne in elektrische Last somit Strom versorgt, weil das Sonnenlicht die Elektronen dieser Materialien anregt. Die Absorptionskurve dieser Materialien beginnt niedrigen Wellenlängen bis zu einer Grenzwellenlänge, die 1,1 Mikrometer für Silizium ist.

Silizium ist der wichtigste Bestandteil einer photovoltaischen Zelle.

Physik einer photoelektrischen Zelle (von der CEA site)


Betriebsdiagramm einer photoelektrischen Zelle.

Silizium wurde für die photovoltaischen Solarzellen für seine elektronischen Eigenschaften ausgewählt, durch das Vorhandensein von vier Elektronen in seiner äußersten Schale (Spalte IV der Mendeleev-Tabelle) charakterisiert. Im festen Silizium wird jedes Atom vier Nachbarn verbunden ist, und alle Elektronen der äußersten Schale in den Anleihen beteiligen. Wenn ein Siliciumatom durch ein Atom aus der Spalte V (Phosphor, zum Beispiel) ersetzt, eines der Elektronen nimmt nicht an Bindungen; es kann also in dem Netzwerk zu bewegen. Es Elektronenleitung, und der Halbleiter wird die n-Typ-dotiert. Wenn stattdessen ein Siliziumatom durch ein Atom von Säule III (Bor zum Beispiel) ersetzt wird, es fehlt ein Elektron zu führen alle Links und ein Elektron kann kommen, um diese Lücke zu füllen. Wir sagen, daß die Leitung durch ein Loch ist, und das Halbleiter gesagt wird p-Typ dotiert ist. Atome, wie Bor oder Phosphor sind Dotieren Silizium.

Wenn ein n-Typ-Halbleiter in Kontakt mit einem p-Typ-Halbleiter, überschüssigen Elektronen in dem n Material diffundieren in die p Material gebracht wird. Das Gebiet anfänglich dotierten n wird positiv geladen und anfänglich dotierten p-Bereich wird negativ geladen. Es schafft somit ein elektrisches Feld zwischen den Zonen, n und p, die Elektronen in der Zone und ein Gleichgewicht zu schieben tendiert hergestellt. Eine Verbindung erstellt wurde, und von Metallkontakten auf der n und p Zugabe ist eine Diode, die erhalten wird.
Wenn diese LED beleuchtet wird, werden Photonen, die durch das Material absorbiert und jedes Photons führt zu einem Elektron und einem Loch (bekannt als Elektron-Loch-Paar). Der Diodenübergang trennt die Elektronen und Löcher, um eine Potentialdifferenz zwischen den n und p-Kontakte zu schaffen, und ein Strom fließt, wenn ein Widerstand zwischen den Kontakten der Diode (Abbildung) angeordnet ist.

die verfügbaren Technologien.

Aktuelle Module unterscheiden sich je nach Typ Silizium sie verwenden:



  • Silizium-Einkristall: die Photovoltaik-Zellen auf Basis von Silizium-Kristallen in einer Plastikhülle verkapselt.
  • polykristallinem Silizium: Die photovoltaischen Zellen werden auf Basis von Silicium-Polykristalle, weniger teuer als monokristallinem Silizium herzustellen, sondern haben auch eine etwas geringere Ausbeute. Diese Polykristalle werden durch Schrott von elektronischen Silicium schmelzen.
  • amorphes Silizium: "gespreizte" Platten werden aus amorphem Silizium mit hoher Energetisierungskraft hergestellt und in flexiblen Streifen präsentiert, die eine perfekte architektonische Integration ermöglichen.

Zellhersteller.

Die fünf größten Unternehmen, Herstellung von Photovoltaik-Zellen teilen 60% des globalen Marktes. Diese japanischen Unternehmen Sharp und Kyocera, BP Solar US-Unternehmen und Astropower, und die deutsche RWE Schott Solar. Japan produziert fast die Hälfte der Photovoltaik-Zellen in der Welt.

Anwendungen der Solarenergie

Gegenwärtig werden die wichtigsten Anwendungsgebiete sind isolierte Wohnungen, sondern auch für wissenschaftliche Geräte wie Seismographen.

Der erste Bereich, diese Energie verwendet haben, ist der Raumfahrtbereich. Tatsächlich alle elektrischen Energie quasiement Satelliten durch die Photovoltaik zur Verfügung gestellt wird (einige Satelliten haben stirling kleine Motoren).

Vorteile

  • Strom sauber zu verwenden und einen Teil des Prinzips der nachhaltigen Entwicklung,
  • erneuerbare Energiequelle als unerschöpfliche auf menschlicher Ebene,
  • Lassen Sie sich in Ländern ohne wesentliche Kanalnetzausbau oder in abgelegenen Orten wie in den Bergen eingesetzt, in denen es nicht möglich ist, an das nationale Stromnetz zu verbinden.


Beispiel für Power-Grid, angetrieben von einem Seismographen Photovoltaik-Panel des Soufrière Vulkan in Guadeloupe.

Nachteile

  • PV Kosten sind hoch, weil es von High-Tech kommt,
  • Kosten hängen von der Spitzenleistung, die Stromkosten Watt peak beträgt etwa 3,5 550 ca. € € / m² von Solarzellen,
  • die Stromausbeute von Photovoltaik-Zellen wie vor recht gering (etwa 10% für die breite Öffentlichkeit) und liefert somit nur eine geringe Leistung,
  • sehr begrenzt, aber wachsenden Markt
  • Stromproduktion wird erst am Tag gemacht, wenn die größte Nachfrage ist die Nacht
  • Speicherung von Strom ist etwas sehr schwierig, mit aktuellen Technologien (econological sehr hohen Kosten für die Batterien)
  • Lebensdauer: 20 bis 25 Jahre, nachdem das Silizium "kristallisiert" und die Zelle unbrauchbar macht,
  • Umweltverschmutzung Herstellung: Einige Studien behaupten, dass die Energie, um die Zellen in der Herstellung verwendet nie profitabel gemacht während 20 Jahren der Produktion,
  • Das gleiche Ende des Lebens Recycling von Zellen stellt Umweltprobleme.

Mehr:
- Energiebilanz von Solar-Photovoltaik
- Französisch Karte des Solarfeldes
- In das Gebäude integriert Photovoltaik-Anlagen (CEA-Dokument)


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