Aurinkopaneelien sähköntuotannon periaate

Aurinko paistaa puolijohteen PN-liitokseen muodostaen uuden aukko-elektroniparin. PN-liitoksen sähkökentän vaikutuksesta aukko virtaa P-alueelta N-alueelle ja elektroni virtaa N-alueelta P-alueelle. Kun virtapiiri kytketään, virta muodostuu. Näin valosähköiset aurinkokennot toimivat.

Aurinkoenergian tuotanto Aurinkoenergiaa on kahdenlaisia: valo-lämpö-sähkömuunnostila ja suora valo-sähkömuunnostila.

(1) Valo-lämpö-sähkö-muunnosmenetelmässä käytetään auringonsäteilyn tuottamaa lämpöenergiaa sähkön tuottamiseen. Yleensä aurinkokeräin muuntaa absorboituneen lämpöenergian työväliaineen höyryksi, ja sitten höyryturbiinia käytetään sähkön tuottamiseksi. Ensin mainittu prosessi on valo-lämpö-muunnosprosessi ja jälkimmäinen prosessi on lämpö-sähkö-muunnosprosessi.

(2) Valosähköistä ilmiötä käytetään auringonsäteilyn energian muuntamiseen suoraan sähköenergiaksi. Valosähköisen muunnoksen peruslaite on aurinkokenno. Aurinkokenno on laite, joka muuntaa auringon valoenergian suoraan sähköenergiaksi fotogeneraatiojännitevaikutuksen avulla. Se on puolijohdevalodiodi. Kun aurinko paistaa valodiodiin, valodiodi muuntaa auringon valoenergian sähköenergiaksi ja tuottaa virtaa. Kun useita kennoja kytketään sarjaan tai rinnan, voidaan muodostaa neliönmuotoinen aurinkokennoryhmä, jolla on suhteellisen suuri lähtöteho.

Tällä hetkellä kiteinen pii (mukaan lukien polysilikoni ja monokiteinen pii) on tärkein aurinkosähkömateriaali, sen markkinaosuus on yli 90 %, ja se tulee vielä pitkään olemaan aurinkokennojen valtavirtamateriaali.

Monikiteisen piimateriaalien tuotantoteknologiaa on pitkään hallinnut 10 tehdasta 7 yrityksestä 3 maassa, kuten Yhdysvalloissa, Japanissa ja Saksassa, muodostaen teknologisen saarron ja markkinamonopoliaseman.

Polysilikonin kysyntä tulee pääasiassa puolijohteista ja aurinkokennoista. Eri puhtausvaatimusten mukaan se jaetaan elektroniikkatasolle ja aurinkotasolle. Näistä elektroniikkatasoisen polysilikonin osuus on noin 55 % ja aurinkotasoisen polysilikonin 45 %.

Aurinkosähköteollisuuden nopean kehityksen myötä aurinkokennoissa käytettävän polysilikonin kysyntä kasvaa nopeammin kuin puolijohdepolysilikonin kehitys, ja aurinkokennoissa käytettävän polysilikonin kysynnän odotetaan ylittävän elektroniikkalaatuisen polysilikonin kysynnän vuoteen 2008 mennessä.

Vuonna 1994 aurinkokennojen kokonaistuotanto maailmassa oli vain 69 MW, mutta vuonna 2004 se oli lähes 1200 MW, mikä on 17-kertainen kasvu vain 10 vuodessa. Asiantuntijat ennustavat, että aurinkosähköteollisuus ohittaa ydinvoiman yhtenä tärkeimmistä perusenergialähteistä 2000-luvun alkupuoliskolla.