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2022-05-05

Por que devemos desenvolver vigorosamente a geração de energia solar fotovoltaica?


O que é energia solar? Acredito que muitas pessoas têm uma compreensão geral da energia solar para explicar as tecnologias relacionadas à aplicação da energia solar. Vamos falar sobre a geração de energia fotovoltaica na tecnologia de aplicação de energia solar. Há dois aspectos principais: princípio e vantagens.

O efeito fotoelétrico pode ocorrer em materiais líquidos e sólidos, mas somente os sólidos (especialmente os dispositivos semicondutores de junção PN) têm maior eficiência de conversão fotoelétrica sob a luz do sol. Usando o princípio do efeito fotovoltaico para fabricar células solares de silício cristalino, a energia luminosa do sol pode ser convertida diretamente em eletricidade. O conversor de energia da geração de energia solar fotovoltaica é a célula solar, também conhecida como célula fotovoltaica, que é a base e o equipamento principal do sistema de geração de energia solar fotovoltaica. O processo de conversão de energia solar em eletricidade consiste principalmente em três etapas:

(1) Depois que a célula solar absorve uma certa quantidade de energia de fótons, pares de elétrons e buracos são gerados no semicondutor, que são chamados de "portadores fotogerados". As polaridades dos dois são opostas. Os elétrons têm carga negativa e os buracos têm carga positiva.

(2) Os portadores fotogerados de polaridade oposta são separados pelo campo eletrostático gerado pela junção PN do semicondutor.

(3) Os elétrons e buracos portadores de corrente geradores de luz são coletados pelos eletrodos positivo e negativo da célula solar, respectivamente, e geram corrente em um circuito externo para obter energia elétrica.

Quando a luz atinge a superfície da célula solar, parte dos fótons é absorvida pelo material de silício, e a energia dos fótons é transferida para os átomos de silício, fazendo com que os elétrons passem por transições e se tornem elétrons livres, que convergem para formar uma junção PN em ambos os lados da diferença de potencial. Quando o circuito externo é ligado, sob a ação dessa tensão, a corrente fluirá pelo circuito externo para gerar uma determinada potência de saída. A essência desse processo é o processo de conversão de energia de fótons em energia elétrica.

Em um sistema de geração de energia solar, a eficiência total η do sistema é determinada pela eficiência de conversão fotoelétrica do módulo de célula solar, a eficiência do controlador, a eficiência da célula, a eficiência do inversor e a eficiência da carga. Atualmente, a eficiência de conversão fotoelétrica das células solares é de apenas 17%. Portanto, melhorar a eficiência de conversão fotoelétrica do módulo de célula solar e reduzir o custo unitário de energia do sistema de geração de energia solar fotovoltaica é o foco e a dificuldade da industrialização da geração de energia solar fotovoltaica. O silício cristalino tem sido o principal material desde o surgimento das células solares. A pesquisa atual sobre a eficiência de conversão das células solares de silício concentrou-se no aumento da superfície de absorção de energia (por exemplo, usando células bifaciais para reduzir a reflexão), usando técnicas de gettering e passivação para melhorar a eficiência de conversão das células solares de silício e células finas.


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