태양 광 태양 에너지


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태양 광 태양 광

프랑스의 위도에서 45 ° 일 가능성이있는 태양의 잠재적으로 사용할 수있는 에너지는 연간 1500kwh / m2입니다.

프랑스 해변지도보기프랑스에서 DNI 일사량 조사.

10에서 15 %에 이르는 현재 수익률로 150에서 225kwh / m².an으로 이릅니다.


"통합되지 않은"태양 전지 패널.

태양 전지의 작동 원리

광전지는 반도체 재료로 구성됩니다. 햇빛이 이러한 물질의 전자를 여기시키기 때문에 태양에 의해 제공된 에너지를 전기로 변환 할 수 있습니다. 이러한 물질의 흡수 곡선은 실리콘에 대한 1,1 마이크로 미터 인 제한 파장까지 낮은 파장에서 시작됩니다.

실리콘은 광전지의 주성분입니다.

광전지 물리학 (CEA 웹 사이트)


광전지의 작동의 다이어그램.

실리콘은 그 주변 레이어 (Mendeleyev 테이블의 컬럼 IV)에 4 개의 전자의 존재를 특징으로하는 전자 특성을 위해 태양 광전지를 만들기 위해 선택되었습니다. 고체 실리콘에서, 각각의 원자는 4 개의 이웃에 결합되고, 주변 층의 모든 전자는 결합에 참여한다. 규소 원자가 V 열의 원자 (예 : 인)로 대체되면 전자 중 하나가 결합에 참여하지 않습니다. 따라서 그는 네트워크에서 이동할 수 있습니다. 전자에 의한 전도가 있고, 반도체는 도핑 된 n 형이라고한다. 반대로, 실리콘 원자가 칼럼 III의 원자 (예를 들어 붕소)로 치환되면, 모든 결합을 만들기 위해 전자가 빠지며 전자가이 틈을 채울 수 있습니다. 구멍을 통한 전도가 있으며 반도체는 p 형으로 도핑된다고한다. 붕소 또는 인과 같은 원자는 실리콘의 도펀트이다.

n 형 반도체가 p 형 반도체와 접촉하게되면, 재료 (n)의 초과 전자는 재료 (p)로 확산한다. 초기에 도핑 된 영역 (n)은 양으로 대전되고, 초기에 p- 도핑 된 영역은 음으로 대전된다. 따라서, 영역 n과 p 사이에서 전계가 생성되고, 이는 영역 n에서 전자를 밀어 내고 평형이 성립하는 경향이있다. 접합부가 만들어졌고 n 및 p 영역에 금속 접촉부를 추가하여 얻어지는 다이오드입니다.
이 다이오드가 점등되면, 광자는 물질에 흡수되고 각 광자는 전자와 구멍을 생성합니다 (우리는 전자 - 홀 쌍을 말합니다). 다이오드의 접합부는 전자와 정공을 분리하여 접점 n과 p 사이의 전위차를 발생 시키며, 저항기가 다이오드의 접점 (그림) 사이에 배치되면 전류가 흐른다.

시장에 출시 된 기술.

현재 모듈은 사용하는 실리콘 유형에 따라 구별됩니다.



  • 단결정 실리콘 (monocrystalline silicon) : 광전지 센서는 플라스틱 외피에 캡슐화 된 실리콘 결정을 기반으로합니다.
  • 다결정 실리콘 : 광전지 센서는 단결정 실리콘보다 제조 비용이 저렴하지만 수율이 약간 낮은 실리콘 다결정을 기반으로합니다. 이러한 다결정은 전자 품질의 실리콘 스크랩을 녹여 얻어집니다.
  • 비정질 실리콘 : "확산"패널은 고전력을 사용하는 비정질 실리콘으로 만들어지며 유연한 스트립으로 제공되므로 완벽한 건축 적 통합이 가능합니다.

셀 빌더.

광전지를 제조하는 5 대 기업은 세계 시장의 60 %를 공유합니다. 일본 기업인 샤프 (Sharp)와 교세라 (Kyocera), 미국 기업인 BP 솔라 앤 아스 토 파워 (BP Solar and Astropower), 독일의 RWE 쇼트 솔라 (RWE Schott Solar) 일본은 세계 광전지의 거의 절반을 생산합니다.

태양 에너지 응용

현재 주요 사용 영역은 격리 된 주거지이지만 지진계와 같은 과학 장치에도 사용됩니다.

이 에너지를 사용하는 첫 번째 영역은 공간 영역입니다. 사실 위성의 거의 모든 전기 에너지는 태양 광에 의해 제공됩니다 (일부 인공위성은 작은 스털링 엔진을 가짐).

혜택

  • 무공해 전기 에너지를 사용하고 지속 가능한 발전의 원칙의 일부이며,
  • 재생 가능 에너지의 출처는 인간 차원에서 무진장하기 때문에,
  • 주요 전력망이없는 개발 도상국이나 국가 전력망에 연결할 수없는 산과 같은 고립 된 장소에서 사용할 수 있습니다.


과델 로프의 Soufriere 화산의 광전지 패널에 의해 구동되는 지진계 고립 된 현장 전원 공급 장치의 예.

단점

  • 첨단 기술로 인해 태양 광 비용이 높습니다.
  • 비용은 최대 전력에 달려 있으며, 와트 피크의 현재 비용은 약 3,5입니다. 태양 전지의 면적은 550 / m2이며,
  • 태양 광 전지의 현재 수율은 다소 낮아 (일반 대중의 경우 대략 10 %), 따라서 약한 전력만을 공급하며,
  • 시장은 매우 제한되었지만 개발 중에있다.
  • 가장 높은 수요가 야간에있는 동안 전기 생산은 낮에만 이루어집니다.
  • 전기의 저장은 현재의 기술 (배터리의 매우 높은 환경 론적 비용)으로는 매우 어렵습니다.
  • 일생 : 20에서 25 년, 실리콘이 "결정화"되고 셀을 사용할 수 없게 만든 후,
  • 제조 공해 : 일부 연구에 따르면 세포를 제조하는 데 사용 된 에너지는 20 년 동안 생산 된 적이 없으며,
  • 마찬가지로 수명 말기에 세포의 재활용은 환경 문제를 일으킨다.

더 읽기 :
- 태양 광 발전의 에너지 균형
- 프랑스 태양계지도
- 건물에 통합 된 태양 광 태양 광 시스템 (CEA 문서)


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