סולארית פוטוולטאית

ההערכה היא כי בקווי הרוחב בצרפת, בסביבות 45 °, האנרגיה האפשרית הניתנת לשמש של השמש היא 1500 ק"ג / מ"ר בשנה.

ראה את מפת השמש הצרפתית וDNI קרינת השמש של צרפת.

עם תשואות נוכחיות כ 10 כדי 15% מתקבל על 150 225kwh / m².an.

מה שמכונה פאנלים סולאריים "לא משולבים".

PV הפעלת עיקרון

תא פוטו וולטאי עשוי מחומרים מוליכים למחצה. אלה מסוגלים להפוך את האנרגיה שמספקת השמש למטען חשמלי ולכן לחשמל מכיוון שאור השמש מלהיב את האלקטרונים של החומרים הללו. עקומת הספיגה של חומרים אלה מתחילה מאורכי גל קצרים ועד אורך גל מגביל שהוא 1,1 מיקרומטר לסיליקון.

הסיליקון הוא המרכיב העיקרי של תא פוטו-וולטאי.

פיזיקה של תא פוטואלקטרי (לקוח מאתר CEA)

תרשים פונקציונלי של תא פוטואלקטרי.

הסיליקון נבחר לייצר תאים סולאריים פוטו-וולטאיים לתכונותיו האלקטרוניות, המאופיינים בנוכחותם של ארבעה אלקטרונים על שכבתו ההיקפית (עמודה IV בשולחן מנדלייב). בסיליקון מוצק, כל אטום נקשר לארבעה שכנים, וכל האלקטרונים בשכבה ההיקפית משתתפים בקשרים. אם אטום סיליקון מוחלף באטום מעמודה V (זרחן למשל), אחד האלקטרונים אינו משתתף בקשרים; לכן הוא יכול לנוע ברחבי הרשת. יש הולכה על ידי אלקטרון, ומוליכים למחצה אומרים שהוא מסומם מסוג n. אם, להפך, אטום סיליקון מוחלף באטום מעמודה III (בורון למשל), חסר אלקטרון כדי ליצור את כל הקשרים, ואלקטרון יכול לבוא למלא את החסר הזה. לאחר מכן אנו אומרים שיש הולכה דרך חור, ועל המוליכים למחצה נאמר שהוא מסומם מסוג p. אטומים כמו בורון או זרחן הם חומרים מסוממים של סיליקון.

כאשר מוליכים למחצה מסוג n מובאים למגע עם מוליכים למחצה מסוג p, עודפי אלקטרונים בחומר n מתפזרים לחומר p. האזור המסומם ב- n מסומם הופך לטעון באופן חיובי, והאזור המסומם ב- p הופך לטעון שלילית. נוצר לכן שדה חשמלי בין אזורי n ו- p, הנוטה לדחוף את האלקטרונים חזרה לאזור n ונוצר שיווי משקל. נוצר צומת, ועל ידי הוספת אנשי קשר מתכתיים באזורי n ו- p, מתקבלת דיודה.
כאשר נורית זו דולקת, פוטונים נקלטים על ידי חומרי וכל פוטון מוליד אלקטרון וחור (המכונה זוג אלקטרון-חור). צומת דיודה מפריד בין אלקטרונים וחורים, יצירת פרש פוטנציאלים בין מגעי n ו- p, ו זרם זורם אם נגד ממוקם בין המגעים של דיודה (איור).

הטכנולוגיות הזמינות.

המודולים הנוכחיים נבדלים על ידי סוג הסיליקון בו הם משתמשים:

• גביש יחיד סיליקון: תאים פוטו מבוססים על סיליקון גבישי הגלום במעטפת פלסטיק.
• סיליקון גבישי: תאים פוטו מבוססים על polycrystals סיליקון, פחות יקרים לייצור מאשר סיליקון monocrystalline, אלא גם בעלי תשואה נמוכה במקצת. polycrystals אלה מתקבלים על ידי המסת פיסת סיליקון כיתה אלקטרונית.
• סיליקון אמורפי: לוחות "התפשטות" עשויים סיליקון אמורפי בעל כוח ממריץ גבוה ומוצג ברצועות גמישות המאפשרות שילוב אדריכלי מושלם.

יצרני תאים.

חמש החברות הגדולות ביותר המייצרות תאים פוטו-וולטאיים חולקות 60% מהשוק העולמי. מדובר בחברות היפניות Sharp ו- Kyocera, החברות האמריקאיות BP Solar ו- Astropower ו- RWE Schott Solar הגרמנית. יפן מייצרת כמעט מחצית מהתאים הפוטו-וולטאיים בעולם.

יישומי חשמל חשמל סולאריים

נכון לעכשיו תחומי השימוש העיקריים הם דירות בודדות אך גם עבור מכשירים מדעיים כגון סייסמוגרפים.

התחום הראשון שהשתמש באנרגיה זו הוא תחום החלל. ואכן, כמעט כל האנרגיה החשמלית של הלוויינים מסופקת על ידי פוטו וולטאיקה (יש לוויינים שיהיו להם מנועי ערבוב קטנים).

יתרונות

• אנרגיה חשמלית שאינה מזהמת בשימוש והיא חלק מעקרון הפיתוח בר קיימא,
• מקור אנרגיה מתחדש מכיוון שהוא בלתי נדלה בקנה מידה אנושי,
• ניתן להשתמש במדינות מתפתחות ללא רשת חשמל חשובה או באתרים מבודדים כמו בהרים שבהם לא ניתן להתחבר לרשת החשמל הארצית.

דוגמה לאספקת אתרים מבודדת, סיסמוגרף המופעל על ידי לוח פוטו-וולטאי מהר הגעש סופרייר בגוואדלופ.

חסרונות

• עלות PV היא גבוהה, כי זה בא ההייטק,
• העלות תלויה בכוח השיא, העלות הנוכחית של שיא הוואט היא בסביבות 3,5 € או בסביבות 550 € / מ"ר של תאים סולאריים,
• התשואה הנוכחית של תאים פוטו-וולטאיים נותרה נמוכה למדי (בסביבות 10% לציבור הרחב) ולכן מספקת הספק נמוך בלבד,
• מאוד מוגבל אבל שוק גדל
• ייצור החשמל מתבצע רק ביום, בעוד שהביקוש הגבוה ביותר הוא בלילה,
• אחסון חשמל קשה מאוד בטכנולוגיות הנוכחיות (עלות אקולוגית גבוהה מאוד של סוללות),
• אורך חיים: 20 עד 25 שנה, לאחר שהסיליקון "מתגבש" והופך את התא ללא שמיש,
• זיהום במהלך הייצור: מחקרים מסוימים טוענים כי האנרגיה המשמשת לייצור תאים לעולם אינה רווחית במהלך 20 שנות הייצור,
• באותו סוף מחזור החיים של תאים מציב בעיות סביבתיות.

עוד:
- מאזן האנרגיה של סולארית פוטוולטאית
- המפה הצרפתית של שדה סולארי
- במערכות פוטו המבנה המשולב (מסמך CEA)