Күн батареялары - энергия өндіру принципі

Күн жартылай өткізгіш PN түйіспесіне түсіп, жаңа тесік-электрон жұбын түзеді. PN түйіспесінің электр өрісінің әсерінен тесік P аймағынан N аймағына, ал электрон N аймағынан P аймағына ағады. Тізбек қосылған кезде ток пайда болады. Фотоэлектрлік эффект күн батареялары осылай жұмыс істейді.

Күн энергиясын өндіру Күн энергиясын өндірудің екі түрі бар, бірі - жарық-жылу-электр энергиясын түрлендіру режимі, екіншісі - тікелей жарық-электр энергиясын түрлендіру режимі.

(1) Жарық-жылу-электр энергиясын түрлендіру әдісі электр энергиясын өндіру үшін күн радиациясы арқылы пайда болатын жылу энергиясын пайдаланады. Әдетте, сіңірілген жылу энергиясы күн коллекторы арқылы жұмыс ортасының буына айналады, содан кейін бу турбинасы электр энергиясын өндіру үшін қозғалады. Бірінші процесс - жарық-жылу түрлендіру процесі; соңғы процесс - жылу-электр энергиясын түрлендіру процесі.

(2) Фотоэлектрлік эффект күн сәулесінің энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыру үшін қолданылады. Фотоэлектрлік түрлендірудің негізгі құрылғысы - күн батареясы. Күн батареясы - фотогенерациялық вольт эффектісіне байланысты күн сәулесінің энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын құрылғы. Бұл жартылай өткізгіш фотодиод. Күн фотодиодқа түскенде, фотодиод күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдырып, ток шығарады. Көптеген батареялар тізбектей немесе параллель қосылған кезде, салыстырмалы түрде үлкен шығыс қуаты бар күн батареяларының шаршы массивін құруға болады.

Қазіргі уақытта кристалды кремний (поликремний және монокристалды кремнийді қоса алғанда) ең маңызды фотоэлектрлік материалдар болып табылады, оның нарықтағы үлесі 90%-дан асады және болашақта ұзақ уақыт бойы күн батареяларының негізгі материалдары болып қала береді.

Ұзақ уақыт бойы поликремний материалдарын өндіру технологиясы Америка Құрама Штаттары, Жапония және Германия сияқты 3 елдегі 7 компанияның 10 зауытымен бақыланып, технологиялық блокада мен нарықтық монополияны қалыптастырды.

Поликремнийге деген сұраныс негізінен жартылай өткізгіштер мен күн батареяларынан келеді. Әртүрлі тазалық талаптарына сәйкес, олар электрондық деңгей және күн деңгейі болып бөлінеді. Олардың ішінде электронды деңгейдегі поликремний шамамен 55%, күн деңгейіндегі поликремний 45% құрайды.

ФОТОВОЛЬТАИКАЛЫҚ индустрияның қарқынды дамуымен күн батареяларындағы поликремнийге деген сұраныс жартылай өткізгіш поликремнийдің дамуына қарағанда тезірек өсуде, және 2008 жылға қарай күн поликремнийіне деген сұраныс электронды поликремнийге деген сұраныстан асып түседі деп күтілуде.

1994 жылы әлемдегі күн батареяларының жалпы өндірісі небәрі 69 МВт болса, 2004 жылы ол 1200 МВт-қа жақындады, бұл небәрі 10 жылда 17 есеге өскен көрсеткіш. Сарапшылар күн фотоэлектрлік өнеркәсібі XXI ғасырдың бірінші жартысында ең маңызды негізгі энергия көздерінің бірі ретінде ядролық энергиядан асып түседі деп болжайды.