Fotovoltaïsche zonne-energie

fotovoltaïsche zonne-energie

Geschat wordt dat op breedtegraden in Frankrijk, rond de 45 °, de potentieel bruikbare energie van de zon 1500kwh / m² per jaar is.

Zie de Franse zonneschijnkaart enzonnestraling DNI Frankrijk.

Met de huidige rendementen ongeveer 10 om 15% wordt verkregen bij 150 225kwh / m².an.


Zogenaamde “niet-geïntegreerde” zonnepanelen.

PV Operating Principe

Een fotovoltaïsche cel is gemaakt van halfgeleidermaterialen. Deze zijn in staat om de door de zon geleverde energie om te zetten in een elektrische lading en dus in elektriciteit doordat het zonlicht de elektronen van deze materialen exciteert. De absorptiecurve van deze materialen begint bij korte golflengten tot een grensgolflengte die 1,1 micrometer is voor silicium.

Silicium is het hoofdbestanddeel van een fotovoltaïsche cel.

Fysica van een foto-elektrische cel (overgenomen van de CEA-website)


Functioneel diagram van een foto-elektrische cel.

Silicium werd gekozen om fotovoltaïsche zonnecellen te maken vanwege zijn elektronische eigenschappen, gekenmerkt door de aanwezigheid van vier elektronen op de perifere laag (kolom IV van de tafel van Mendelejev). In vast silicium is elk atoom gebonden aan vier buren en nemen alle elektronen in de perifere laag deel aan bindingen. Als een siliciumatoom wordt vervangen door een atoom uit kolom V (bijvoorbeeld fosfor), neemt een van de elektronen niet deel aan de bindingen; het kan daarom over het netwerk bewegen. Er is geleiding door een elektron, en de halfgeleider zou n-type gedoteerd zijn. Als daarentegen een siliciumatoom wordt vervangen door een atoom uit kolom III (bijvoorbeeld boor), ontbreekt er een elektron om alle bindingen te maken en kan een elektron dit gat komen vullen. We zeggen dan dat er geleiding door een gat is en dat de halfgeleider p-type gedoteerd is. Atomen zoals boor of fosfor zijn doteermiddelen van silicium.

Lees ook:  Introductie en definitie van zonne-energie

Wanneer een n-type halfgeleider in contact wordt gebracht met een p-type halfgeleider, diffunderen overtollige elektronen in het n-materiaal in het p-materiaal. De aanvankelijk n-gedoteerde zone wordt positief geladen en de aanvankelijk p-gedoteerde zone wordt negatief geladen. Er wordt daarom een ​​elektrisch veld gecreëerd tussen de n- en p-zones, dat de neiging heeft om de elektronen terug in de n-zone te duwen en er een evenwicht tot stand wordt gebracht. Er is een overgang gemaakt en door metalen contacten op de n- en p-gebieden toe te voegen, wordt een diode verkregen.
Als deze LED brandt, worden fotonen geabsorbeerd door het materiaal en elke foton leidt tot een elektron en een gat (zogenaamde electron-gat paar). De diode overgang scheidt de elektronen en gaten, waardoor een potentiaalverschil tussen de n en p contacten en een stroom als een weerstand geplaatst tussen de contacten van de diode (figuur).

de beschikbare technologieën.

Lees ook:  Wind in foto's

Huidige modules onderscheiden zich door het type silicium dat ze gebruiken:

  • éénkristallijne de fotocellen zijn gebaseerd op silicium kristallen ingekapseld in een kunststof omhulling.
  • polykristallijn silicium: De fotovoltaïsche cellen zijn gebaseerd op silicium polykristallen, goedkoper te produceren dan monokristallijn silicium, maar ook een iets lagere opbrengst. Deze polykristallen worden verkregen door het smelten van schroot van elektronische grade silicium.
  • amorf silicium: de "spread" panelen zijn gemaakt van amorf silicium met een hoog energetisch vermogen en gepresenteerd in flexibele strips die een perfecte architecturale integratie mogelijk maken.

cel fabrikanten.

De vijf grootste bedrijven die fotovoltaïsche cellen vervaardigen, hebben 60% van de wereldmarkt in handen. Dit zijn de Japanse bedrijven Sharp en Kyocera, de Amerikaanse bedrijven BP Solar en Astropower, en het Duitse RWE Schott Solar. Japan produceert bijna de helft van 's werelds fotovoltaïsche cellen.

Toepassingen voor zonne-energie

Momenteel zijn de belangrijkste toepassingsgebieden geïsoleerde woningen, maar ook voor wetenschappelijke apparaten zoals seismografen.

Het eerste domein dat deze energie heeft gebruikt, is het ruimtedomein. In feite wordt bijna alle elektrische energie van de satellieten geleverd door fotovoltaïsche zonne-energie (sommige satellieten zouden kleine stirlingmotoren hebben).

voordelen

  • Niet-vervuilende elektrische energie in gebruik en maakt deel uit van het principe van duurzame ontwikkeling,
  • Hernieuwbare energiebron omdat het op menselijke schaal onuitputtelijk is,
  • Kan worden gebruikt in ontwikkelingslanden zonder een belangrijk elektriciteitsnetwerk of op geïsoleerde locaties zoals in de bergen waar geen aansluiting op het nationale elektriciteitsnet mogelijk is.


Voorbeeld van een levering op een geïsoleerde locatie, een seismograaf die wordt aangedreven door een fotovoltaïsch paneel van de Soufriere-vulkaan in Guadeloupe.

nadelen

  • PV kosten hoog is, omdat het afkomstig is van high-tech,
  • kost hangt af van het piekvermogen, de huidige kost van de piek watt is ongeveer 3,5 € of ongeveer 550 € / m² zonnecellen,
  • het huidige rendement van fotovoltaïsche cellen blijft vrij laag (ongeveer 10% voor het grote publiek) en levert daarom slechts een laag vermogen,
  • zeer beperkt, maar groeiende markt
  • elektriciteitsproductie gebeurt alleen overdag terwijl de grootste vraag 's nachts is,
  • elektriciteit opslaan is erg moeilijk met de huidige technologieën (zeer hoge ecologische kosten van batterijen),
  • levensduur: 20 tot 25 jaar, nadat het silicium "kristalliseert" en de cel onbruikbaar maakt,
  • vervuiling tijdens de fabricage: sommige studies beweren dat de energie die wordt gebruikt om cellen te maken, nooit winstgevend is gedurende de 20 jaar van productie,
  • Dezelfde afgedankte recycling cellen levert milieuproblemen.

Meer informatie gebruiksaanwijzing:
- energiebalans van fotovoltaïsche
- Franse kaart van de zonne-veld
- In het gebouw geïntegreerde fotovoltaïsche installaties (CEA document)

Lees ook:  Future Energies, de energiemix oplossing

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *