Energie solară fotovoltaică


Distribuiți acest articol cu ​​prietenii dvs.:

Solar fotovoltaic

Se estimează că la latitudinile din Franța este de aproximativ 45 ° energia potențial utilizabilă a soarelui este 1500kwh / m² pe an.

Vedeți Harta franceză de pe litoral șiDNI iradieri solare din Franța.

Cu randamente curente de aproximativ 10 la 15% ajungem de la 150 la 225kwh / m².an.


Panourile solare numite "neintegrat".

Principiul de funcționare al fotovoltaicii

O celulă fotovoltaică este compusă din materiale semiconductoare. Acestea sunt capabile să transforme energia furnizată de soare în încărcătură electrică, astfel încât energia electrică, deoarece lumina soarelui excită electronii acestor materiale. Curba de absorbție a acestor materiale începe la lungimi de undă mici până la o lungime de undă limită care este micrometrele 1,1 pentru siliciu.

Siliconul este componenta principală a unei celule fotovoltaice.

Fizica unei fotocelula (de pe site-ul CEA)


Diagrama de funcționare a unei fotocelule.

Siliciul a fost ales pentru a face celule fotovoltaice solare pentru proprietățile sale electronice, caracterizat prin prezența a patru electroni pe stratul său periferic (coloana IV a tabelului Mendeleyev). În siliciu solubil, fiecare atom este legat de patru vecini, iar toți electronii din stratul periferic participă la legături. Dacă un atom de siliciu este înlocuit cu un atom din coloana V (fosfor, de exemplu), unul dintre electroni nu participă la legături; el poate, prin urmare, se deplasează în rețea. Există conducție de către un electron, iar semiconductorul este numit dopat tip n. Dacă, dimpotrivă, un atom de siliciu este înlocuit cu un atom din coloana III (bor, de exemplu), un electron lipsește pentru a face toate legăturile și un electron poate umple acest spațiu. Se spune că există o conducție printr-o gaură, iar semiconductorul este declarat dopat de tip p. Atomii cum ar fi bor sau fosfor sunt dopații de siliciu.

Atunci când un semiconductor de tip n este adus în contact cu un semiconductor de tip p, electronii în exces în materialul n difuzează în materialul p. Suprafața dopată inițial n devine încărcată pozitiv, iar zona inițial p-dopată devine încărcată negativ. Se creează astfel un câmp electric între zonele n și p, care tinde să respingă electronii din zona n și se stabilește un echilibru. A fost creată o joncțiune și prin adăugarea de contacte metalice pe zonele n și p este o diodă obținută.
Când această diodă este aprinsă, fotonii sunt absorbiți de material și fiecare foton dă naștere unui electron și unei găuri (vorbim despre pereche de electroni-găuri). Joncțiunea diodei separă electronii și găurile, dând naștere unei diferențe de potențial între contactele n și p, iar un curent curge dacă un rezistor este plasat între contactele diodei (figura).

Tehnologiile disponibile pe piață.

Modulele actuale se disting în funcție de tipul de siliciu pe care îl folosesc:



  • siliciu monocristalin: senzorii fotovoltaici se bazează pe cristale de siliciu încapsulate într-un plic de plastic.
  • siliciu policristalin: Senzorii fotovoltaici se bazează pe policristaline de siliciu, care sunt mai puțin costisitoare de fabricat decât siliciul monocristalin, dar care au și un randament ușor mai scăzut. Aceste policristaline se obțin prin topirea resturilor de siliciu de calitate electronică.
  • siliciu amorf: panourile "împrăștiate" sunt realizate din siliciu amorf cu putere mare de alimentare și sunt prezentate în benzi flexibile care permit o integrare arhitecturală perfectă.

Constructori de celule.

Cele mai mari cinci companii producătoare de celule fotovoltaice împărtășesc 60% din piața mondială. Acestea includ companiile japoneze Sharp și Kyocera, companiile americane BP Solar și Astropower și RWE Schott Solar din Germania. Japonia produce aproape jumătate din celulele fotovoltaice din lume.

Aplicații ale energiei solare electrice

În prezent, principalele domenii de utilizare sunt locuințele izolate, dar și pentru dispozitivele științifice, cum ar fi seismografele.

Prima zonă care utilizează această energie este domeniul spațial. Într-adevăr, aproape toată energia electrică a sateliților este furnizată de fotovoltaică (unii sateliți ar avea motoare mici cu mișcare).

beneficii

  • Energia electrică nepoluantă pentru utilizare și face parte din principiul dezvoltării durabile,
  • Sursa energiei regenerabile, deoarece este inepuizabilă la scară umană,
  • Poate fi utilizat fie în țările în curs de dezvoltare fără o rețea de energie electrică majoră, fie în zone izolate, cum ar fi de munte, unde nu este posibilă conectarea la rețeaua electrică națională.


Exemplu de alimentare cu energie izolată, un seismograf alimentat de panoul fotovoltaic al vulcanului Soufriere din Guadelupa.

dezavantaje

  • Costul fotovoltaic este ridicat deoarece provine din tehnologie avansată,
  • costul depinde de puterea de vârf, costul curent al vârfului de watt este de aproximativ 3,5 € este de aproximativ 550 € / m² de celule solare,
  • randamentul actual al celulelor fotovoltaice rămâne destul de scăzut (aproximativ 10% pentru publicul larg) și astfel oferă doar o putere slabă,
  • piață foarte limitată, dar în dezvoltare
  • Producția de electricitate este doar pe parcursul zilei, în timp ce cea mai puternică cerere este noaptea.
  • stocarea energiei electrice este ceva foarte dificil cu tehnologiile actuale (costul econologic foarte ridicat al bateriilor),
  • durată de viață: 20 până la 25 ani, după ce siliciul "cristalizează" și face celulele inutilizabile,
  • producția de poluare: unele studii susțin că energia utilizată pentru fabricarea celulelor nu este niciodată profitabilă în timpul anilor de producție 20,
  • la fel ca la sfârșitul vieții: reciclarea celulelor pune probleme de mediu.

Citește mai mult:
- Balanța energetică a fotovoltaicelor solare
- Harta câmpului solar francez
- Sistemele solare fotovoltaice integrate în clădire (documentul CEA)


Facebook Comentarii

Lasă un comentariu

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate *