fotowoltaicznych

Szacuje się, że na szerokościach geograficznych we Francji, około 45 °, potencjalnie użyteczna energia słońca wynosi 1500 kWh / m² rocznie.

Zobacz francuską mapę słońca iPromieniowanie słoneczne DNI Francji.

Z bieżących plony około 10 do 15% uzyskuje się 150 225kwh / m².an.

Tak zwane „niezintegrowane” panele słoneczne.

Zasada działania PV

Ogniwo fotowoltaiczne jest wykonane z materiałów półprzewodnikowych. Są one w stanie przekształcić energię dostarczaną przez słońce w ładunek elektryczny, a tym samym w energię elektryczną, ponieważ światło słoneczne pobudza elektrony tych materiałów. Krzywa absorpcji tych materiałów zaczyna się od małych długości fal do ograniczającej długości fali, która wynosi 1,1 mikrometra dla krzemu.

Krzem jest głównym składnikiem ogniwa fotowoltaicznego.

Fizyka ogniwa fotoelektrycznego (pobrana ze strony internetowej CEA)

Schemat działania ogniwa fotoelektrycznego.

Krzem wybrano do produkcji fotowoltaicznych ogniw słonecznych ze względu na jego właściwości elektroniczne, charakteryzujące się obecnością czterech elektronów na jego warstwie obwodowej (kolumna IV tabeli Mendelejewa). W stałym krzemie każdy atom jest związany z czterema sąsiadami, a wszystkie elektrony w warstwie obwodowej uczestniczą w wiązaniach. Jeśli atom krzemu zostanie zastąpiony atomem z kolumny V (na przykład fosforu), jeden z elektronów nie uczestniczy w wiązaniach; może więc poruszać się po sieci. Istnieje przewodzenie przez elektron, a półprzewodnik jest domieszkowany. Jeśli, wręcz przeciwnie, atom krzemu zostanie zastąpiony atomem z kolumny III (na przykład boru), brakuje elektronu, który mógłby utworzyć wszystkie wiązania, a elektron może przyjść i wypełnić tę lukę. Następnie mówimy, że przez dziurę przebiega przewodzenie, a półprzewodnik jest domieszkowany typu p. Atomy takie jak bor czy fosfor są domieszkami krzemu.

Kiedy półprzewodnik typu n styka się z półprzewodnikiem typu p, nadmiar elektronów z materiału n dyfunduje do materiału p. Strefa początkowo domieszkowana n staje się naładowana dodatnio, a strefa początkowo domieszkowana p staje się naładowana ujemnie. Powstaje więc pole elektryczne między strefami n i p, które ma tendencję do wypychania elektronów z powrotem do strefy n i ustala się równowaga. Utworzono złącze, a przez dodanie metalowych styków w obszarach n i p uzyskuje się diodę.
Gdy ta dioda LED fotony są absorbowane przez materiał i każdy fotonów powoduje elektrony i dziury (znany jako para elektron-dziura). Skrzyżowanie diody oddziela elektrony i dziury, tworząc różnicę potencjałów między nip styków, a prąd przepływa gdy rezystor jest umieszczony pomiędzy stykami diody (rysunek).

dostępne technologie.

Obecne moduły wyróżniają się rodzajem stosowanego krzemu:

• krzemu monokrystalicznego: fotoogniwa są oparte na kryształów krzemu w kapsułkach z tworzywa sztucznego osłony.
• polikrystaliczny krzem: Komórki fotoelektryczne są oparte na polikryształów krzemu, mniej kosztowne w wytwarzaniu niż monokrystalicznego krzemu, ale także nieco niższą wydajność. Te polikryształy uzyskuje się przez stopienie złomu elektronicznego gatunku krzemu.
• krzem amorficzny: panele „rozproszone” są wykonane z silikonu amorficznego o dużej mocy energetyzującej i są prezentowane w postaci elastycznych pasków, umożliwiających doskonałą integrację architektoniczną.

Producenci komórek.

Pięć największych firm produkujących ogniwa fotowoltaiczne ma 60% udziału w światowym rynku. Są to japońskie firmy Sharp i Kyocera, amerykańskie BP Solar i Astropower oraz niemieckie RWE Schott Solar. Japonia produkuje prawie połowę światowych ogniw fotowoltaicznych.

Zastosowania energii słonecznej

Obecnie główne obszary zastosowań to izolowane mieszkania, ale także urządzenia naukowe, takie jak sejsmografy.

Pierwszą domeną, która wykorzystała tę energię, jest domena kosmiczna. Rzeczywiście, prawie cała energia elektryczna satelitów jest dostarczana przez fotowoltaikę (niektóre satelity mają małe silniki Stirlinga).

korzyści

• Używana energia elektryczna niezanieczyszczająca i jest częścią zasady zrównoważonego rozwoju,
• Odnawialne źródło energii, ponieważ jest niewyczerpane w skali człowieka,
• Może być używany w krajach rozwijających się bez ważnej sieci elektroenergetycznej lub w odizolowanych miejscach, takich jak góry, gdzie nie jest możliwe podłączenie do krajowej sieci energetycznej.

Przykład zaopatrzenia w odosobnione miejsce, sejsmograf zasilany panelem fotowoltaicznym z wulkanu Soufriere na Gwadelupie.

wady

• Koszt PV jest wysoka, ponieważ pochodzi z high-tech,
• koszt zależy od mocy szczytowej, obecny koszt wata szczytowego wynosi około 3,5 € lub około 550 € / m² ogniw słonecznych,
• obecna wydajność ogniw fotowoltaicznych pozostaje dość niska (około 10% dla ogółu społeczeństwa), a zatem zapewnia jedynie małą moc,
• bardzo ograniczony, ale rosnący rynek
• produkcja energii elektrycznej odbywa się tylko w dzień, podczas gdy największe zapotrzebowanie występuje w nocy,
• magazynowanie energii elektrycznej jest bardzo trudne przy obecnych technologiach (bardzo wysoki koszt ekologiczny baterii),
• żywotność: od 20 do 25 lat po „krystalizacji” krzemu i uczynieniu ogniwa bezużytecznym,
• zanieczyszczenie podczas produkcji: niektóre badania twierdzą, że energia użyta do produkcji ogniw nigdy nie jest opłacalna przez 20 lat produkcji,
• To samo recykling po zakończeniu stosowania komórek stwarza problemy dla środowiska.

więcej:
- Bilans energetyczny fotowoltaicznych
- Francuski mapa dziedzinie energii słonecznej
- W zintegrowanym budowy systemów fotowoltaicznych (dokument CEA)