Как солнечные панели превращают солнечный свет в электричество

В 2015 году в мире ежедневно устанавливалось около полумиллиона солнечных панелей. Количество солнечной энергии, которое, как ожидается, будет добавлено в ближайшие годы, эквивалентно 70 000 новых солнечных панелей каждый час - достаточно, чтобы покрывать 1000 футбольных полей каждый день. По оценкам, к 2022 году мировая мощность солнечной энергии увеличится втрое, что обусловлено спросом в Китае и постоянно растущими затратами на покупку и установку солнечных панелей и батарей. 

31 января 2019 года, г.Киев, Украина

Это было не так давно, что Китай имел репутацию неуклюжего загрязнителя смога. Но это меняется - и быстро. Сегодня Китай каждый год инвестирует в ветряную, гидроэнергию и солнечную энергию больше, чем любая другая страна. В июне 2017 года он еще раз подчеркнул свою лидирующую роль в мире строительства и использования возобновляемых источников энергии, подключив наиболее крупную в мире солнечную электростанцию на открытой воде.

Солнечная электростанция плавает в городе Хуайнань, на востоке в области Аньхой. Он имеет мощность 40 МВт, что достаточно для питания небольшого города. И в такт приятной символики, завод плывет над затопленным бывшим угледобывающим регионом.

Плавающие солнечные батареи используются уже более десяти лет. У них есть несколько преимуществ; они не занимают никакого ценного пространства на земле, а охлаждающий эффект воды, по которой плавают панели, делает их более эффективными. Они также могут помочь уменьшить испарение воды для питья или орошения путем перехвата солнечного света, прежде чем он попадет на поверхность резервуара.

Но хотя технология хорошо известна, завод в Хуайнане представляет собой гигантский шаг вперед в масштабе. Ранее самой большой плавающей солнечной батареей была электростанция мощностью 6,3 МВт, расположенная в Великобритании. Это было несколько омрачено в 2018 году запуском солнечного завода в Японии, который производит 13,7 МВт.

Наряду с ускорением инвестиций в возобновляемые источники энергии Китай также тормозит потребление ископаемого топлива. В январе этого года энергетический регулятор страны остановил строительство более 100 угольных электростанций по всей стране с общей мощностью 100 гигаватт

По данным Международной энергетической ассоциации (МЭА), в 2016 году фотоэлектрическая энергетика солненой энергии росла быстрее, чем любое топливо, и в ближайшие четыре года будет добавлено гораздо больше солнечной энергии, чем в любой другой вид возобновляемой энергии, включая ветряную и гидроэнергетику.

Ожидается, что Китай добавит 40% новых солнечных панелей в мире в период с настоящего времени до 2022 года несмотря на то, что он уже превзошел план по солнечной энергии на 2020 год.

Обеспокоенность по поводу качества воздуха и тот факт, что Китай несет ответственность за производство почти двух третей солнечных панелей в мире, как ожидается, приведут страну к достижению солнечной мощности в 320 гигаватт (ГВт) к 2022 году - больше, чем общая электрическая мощность Японии.

Наряду с солнечной экспансией Китая, МЭА ожидает, что возможные улучшения политики и регулирования в других ключевых странах, таких как Индия, Япония и США, приведут к тому, что к 2022 году совокупная мощность мировых солнечных фотоэлектрических систем утроится до 880 ГВт. К этому времени мощность возобновляемых источников энергии в целом должна увеличиться на 43% - эквивалентно половине мировых мощностей в угольной энергетике, на создание которой ушло 80 лет.

Кабель-провод от ведущего завода в Европе производство в Германии г. Штудгарт - Lapp Kabel

Как эти плоские голубоватые поверхности преобразуют солнечные лучи в электроэнергию.

Возобновляемые источники энергии обогнали уголь как крупнейший в мире источник производства электроэнергии. И около 30% этой мощности обусловлено кремниевыми солнечными элементами, а некоторые солнечные электростанции содержат более миллиона панелей. Но как работают кремниевые элементы?

Силиконовая ячейка похожа на сэндвич из четырех частей. Хлеб с обеих сторон состоит из тонких полосок металлических электродов. Они извлекают энергию, генерируемую в солнечном элементе, и направляют ее во внешнюю цепь.

Точно так же, как и у бутерброда, начинка является самой интересной частью - именно здесь солнечные фотоны преобразуются в полезное электричество. Заполнение солнечного элемента состоит из двух разных слоев силиконовых полупроводников: отрицательного и положительного полупроводника или, другими словами, полупроводников n- и p-типа.

Создание положительных или отрицательных типов силикона относительно легкая процедура. Силикон пропитан элементами, известными как легирующие вещества. Присадки заменяют некоторые атомы кремния в кристаллической структуре, что позволяет манипулировать количеством электронов, присутствующих в каждом слое.

Например, фосфор используется для создания полупроводника n-типа, а бор используется для создания полупроводника p-типа. Фосфор имеет на один электрон больше, чем кремний. При замещении в кремниевую структуру электрон настолько слабо связан с фосфором, что может свободно перемещаться внутри кристалла, создавая отрицательный заряд.

С другой стороны, бор имеет меньше электронов, чем кремний, и поглощает электроны кремния. Это создает «электронные дыры» - области мобильного положительного заряда в кристаллической структуре.

На границе раздела полупроводника p- и n-типа положительные электронные дыры и электроны объединяются. Это не простое электростатическое взаимодействие, но в результате получается слегка положительный заряд в полупроводнике n-типа и слегка отрицательный заряд в полупроводнике p-типа на границе раздела полупроводников n- и p-типа – противоположность зарядов.

Устройства плавного пуска для плавного пуска и остановки асинхронных электромоторов в наличии на складе в Киеве!

Солнечные фотоны проходят между полосками верхнего электрода и ударяют атомы кремния в кристаллическую структуру. Подобно удару битка, сталкивающийся фотон дает некоторым кремниевым электронам достаточно энергии, чтобы убежать от их исходного атома кремния.

«Свободные» электроны движутся и накапливаются в кремнии n-типа.

Как только свободные электроны накопятся в кремнии n-типа, пришло время заставить все свободные электроны работать. Чтобы использовать их энергию, электроды должны быть подключены через внешнюю цепь. Электроны протекают через электроды и внешнюю электрическую цепь от n-типа к p-типу. Кремний p-типа действует как сток электронов.

Именно этот поток электронов создает электрический ток, который мы можем использовать для питания приборов или зарядки батарей.