Fotovoltaik güneş

Fransa'daki enlemlerde, 45 ° civarında, güneşin potansiyel olarak kullanılabilir enerjisinin yılda 1500kwh / m² olduğu tahmin edilmektedir.

Fransız güneş ışığı haritasına bakın ve Fransa'dan DNI güneş ışınlaması.

% 10 ile 15 arasında mevcut olan% XNX ile 150 arasında üretiyoruz.

Sözde "entegre olmayan" güneş panelleri.

Fotovoltaiklerin çalışma prensibi

Bir fotovoltaik hücre, yarı iletken malzemelerden yapılmıştır. Bunlar, güneşin sağladığı enerjiyi elektrik yüküne ve dolayısıyla elektriğe dönüştürebilirler çünkü güneş ışığı bu maddelerin elektronlarını uyarır. Bu malzemelerin absorpsiyon eğrisi, düşük dalga boylarından silikon için 1,1 mikrometre olan sınırlayıcı bir dalga boyuna kadar başlar.

Silikon, bir fotovoltaik hücrenin ana bileşenidir.

Fotoelektrik hücrenin fiziği (CEA web sitesinden alınmıştır)

Bir fotoelektrik hücrenin işlevsel diyagramı.

Silikon, çevresel katmanında dört elektronun varlığı ile karakterize edilen elektronik özellikleri için fotovoltaik güneş pilleri yapmak için seçildi (Mendeleiev'in tablosunun sütun IV'ü). Katı silikonda, her atom dört komşuya bağlanır ve çevresel katmandaki tüm elektronlar bağlara katılır. Bir silikon atomu V sütunundaki bir atomla (örneğin fosfor) değiştirilirse, elektronlardan biri bağlara katılmaz; bu nedenle ağ içinde hareket edebilir. Bir elektron tarafından iletim vardır ve yarı iletkenin n-tipi katkılı olduğu söylenir. Tersine, bir silikon atomu, sütun III'teki bir atomla (örneğin bor) değiştirilirse, tüm bağları yapmak için bir elektron eksiktir ve bir elektron gelip bu boşluğu doldurabilir. Daha sonra bir delikten iletim olduğunu söyleriz ve yarı iletkenin p-tipi katkılı olduğu söylenir. Bor veya fosfor gibi atomlar silikon katkı maddeleridir.

Bir n-tipi yarı iletken, p-tipi bir yarı iletken ile temas ettirildiğinde, n malzemesindeki fazla elektronlar p malzemesine yayılır. Başlangıçta n katkılı bölge pozitif yüklü hale gelir ve başlangıçta p katkılı bölge negatif yüklü hale gelir. Bu nedenle, n ve p bölgeleri arasında elektronları n bölgesine geri itme eğiliminde olan bir elektrik alanı oluşturulur ve bir denge kurulur. Bir bağlantı oluşturuldu ve n ve p alanlarına metal kontaklar eklenerek bir diyot elde edildi.
Bu diyot yandığında, fotonlar malzeme tarafından emilir ve her foton bir elektron ve bir delik doğurur (elektron deliği çiftinden bahsediyoruz). Diyotun birleşimi elektronları ve delikleri ayırır, n ve p kontakları arasında potansiyel bir farka neden olur ve diyotun kontakları arasına bir direnç yerleştirilmişse bir akım akar.

Piyasada mevcut teknolojiler.

Mevcut modüller, kullandıkları silikon türüne göre ayırt edilir:

• monokristal silisyum: fotovoltaik sensörler, plastik bir zarf içine yerleştirilmiş silikon kristallerine dayanır.
• Polikristalin silikon: Fotovoltaik sensörler, monokristalin silikondan daha az pahalı olan fakat aynı zamanda biraz daha düşük bir verime sahip olan silikon polikristallerine dayanmaktadır. Bu polikristaller, elektronik kalitede silikon hurdalarının eritilmesiyle elde edilir.
• amorf silikon: "yayılmış" paneller yüksek enerji verme gücüne sahip amorf silikondan yapılır ve mükemmel mimari entegrasyon sağlayan esnek bantlar halinde sunulur.

Hücre üreticileri

Fotovoltaik hücre üreten en büyük beş firma dünya pazarının% 60'ını paylaşıyor. Bunlar Japon şirketleri Sharp ve Kyocera, Amerikan şirketleri BP Solar ve Astropower ve Alman RWE Schott Solar. Japonya, dünyadaki fotovoltaik hücrelerin neredeyse yarısını üretiyor.

Güneş Enerjisi Uygulamaları

Şu anda ana kullanım alanları izole konutlardır ve aynı zamanda sismograflar gibi bilimsel cihazlar içindir.

Bu enerjiyi kullanan ilk alan, uzay alanıdır. Aslında, uyduların neredeyse tüm elektrik enerjisi fotovoltaik tarafından sağlanır (bazı uyduların küçük stirling motorları vardır).

faydaları

• Kirletmeyen elektrik enerjisi kullanımda ve sürdürülebilir kalkınma ilkesinin bir parçasıdır,
• Yenilenebilir enerji kaynağı, insan ölçeğinde tükenmez olduğu için,
• Önemli bir elektrik şebekesi olmayan gelişmekte olan ülkelerde veya ulusal elektrik şebekesine bağlanmanın mümkün olmadığı dağlar gibi izole edilmiş yerlerde kullanılabilir.

İzole edilmiş saha arzı örneği, Guadeloupe'deki Soufriere yanardağından bir fotovoltaik panel tarafından desteklenen bir sismograf.

dezavantajları

• Fotovoltaik maliyeti yüksek, çünkü yüksek teknolojiden geliyor
• maliyet tepe güce bağlıdır, tepe watt'ın mevcut maliyeti yaklaşık 3,5 € veya yaklaşık 550 € / m² güneş pilidir,
• Fotovoltaik hücrelerin mevcut verimi oldukça düşük kalır (genel halk için yaklaşık% 10) ve bu nedenle yalnızca düşük güç sağlar,
• pazar çok sınırlı ancak gelişme aşamasında
• elektrik üretimi sadece gündüz, en yüksek talep geceleri yapılır,
• Mevcut teknolojilerle elektriğin depolanması çok zordur (pillerin ekolojik maliyeti çok yüksektir),
• ömür: Silikon "kristalleştikten" ve hücreyi kullanılamaz hale getirdikten sonra 20 ila 25 yıl,
• üretim sırasındaki kirlilik: Bazı araştırmalar, hücreleri üretmek için kullanılan enerjinin 20 yıllık üretim boyunca asla karlı olmadığını iddia ediyor,
• yaşamın sonunda da aynı şekilde: hücrelerin geri dönüşümü çevre sorunlarına neden olur.

Daha fazla:
- Güneş fotovoltaik enerji dengesi
- Fransız güneş alanı Haritası
- Binaya entegre fotovoltaik güneş sistemleri (CEA belgesi)