Energía Solar Fotovoltaica


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solar fotovoltaica

Se estima que las latitudes de Francia sobre 45 ° de energía potencialmente utilizable a partir del sol es un año 1500kwh / m².

Ver el mapa ensoillement Francés yDNI radiación solar de Francia.

Con los rendimientos actuales, aproximadamente a 10 15% se obtiene en 150 225kwh / m².an.


Paneles solares llamados "no integrados".

PV Principio de funcionamiento

Una célula fotovoltaica se compone de materiales semiconductores. Estos son capaces de transformar la energía suministrada por el sol en la carga eléctrica de este modo electricidad porque la luz solar excita los electrones de estos materiales. La curva de absorción de estos materiales comienza longitudes de onda bajas hasta una longitud de onda límite que es 1,1 micrómetros de silicio.

El silicio es el componente principal de una célula fotovoltaica.

La física de una célula fotoeléctrica (desde el sitio CEA)


Esquema de funcionamiento de una célula fotoeléctrica.

Silicio se eligió para las células solares fotovoltaicas para sus propiedades electrónicas, que se caracteriza por la presencia de cuatro electrones en su capa más externa (columna IV de la tabla de Mendeleev). En el silicio sólido, cada átomo está unido a cuatro vecinos, y todos los electrones de la capa más externa participar en los bonos. Si un átomo de silicio se sustituye por un átomo de la columna V (fósforo, por ejemplo), uno de los electrones no participa en enlaces; Por lo tanto, se puede mover en la red. Hay conducción de electrones, y el semiconductor se dice dopado de tipo n. Si en lugar de un átomo de silicio se sustituye por un átomo de la columna III (por ejemplo boro), que carece de un electrón para llevar a cabo todos los enlaces, y un electrón puede venir a llenar este vacío. Decimos que no hay conducción a través de un agujero, y el semiconductor se dice de tipo p dopado. Los átomos tales como boro o fósforo están dopando el silicio.

Cuando un semiconductor de tipo n se pone en contacto con un semiconductor de tipo p, el exceso de electrones en el material n se difunden en el material de p. El área inicialmente dopado n se carga positivamente y la zona p inicialmente dopado se carga negativamente. Por lo tanto, crea un campo eléctrico entre las zonas N y P, que tiende a empujar los electrones en la zona y se establece un equilibrio. Una unión fue creado, y añadiendo contactos metálicos en la n y p es un diodo que se obtiene.
Cuando se ilumina este LED, los fotones son absorbidos por el material y cada fotón da lugar a un electrón y un agujero (conocido como par electrón-hueco). El diodo de unión separa los electrones y los huecos, creando una diferencia de potencial entre los contactos de N y P, y fluye una corriente si una resistencia se coloca entre los contactos del diodo (Figura).

las tecnologías disponibles.

módulos actuales difieren según el tipo de silicio que utilizan:



  • de silicio de cristal único: las células fotovoltaicas se basan en los cristales de silicio encapsulados en un sobre de plástico.
  • de silicio policristalino: Las células fotovoltaicas se basan en policristales de silicio, menos caros de fabricar que los de silicio monocristalino, sino que también tienen un rendimiento algo menor. Estos policristales se obtienen por fusión de la chatarra de silicio de grado electrónico.
  • silicio amorfo: los paneles "extendidos" están hechos de silicio amorfo con alto poder energizante y se presentan en tiras flexibles que permiten una integración arquitectónica perfecta.

los fabricantes de células.

Las cinco mayores empresas de fabricación de células fotovoltaicas comparten 60% del mercado mundial. Estas empresas japonesas de Sharp y Kyocera, empresas BP Solar de Estados Unidos y Astropower, y la alemana RWE SCHOTT Solar. Japón produce casi la mitad de las células fotovoltaicas en el mundo.

Aplicaciones de la energía solar

Actualmente las principales áreas de aplicación son las viviendas aisladas, sino también para los dispositivos de científicos tales como los sismógrafos.

La primera área que ha utilizado esta energía es el campo espacial. De hecho, todos los satélites quasiement energía eléctrica es proporcionada por la fotovoltaica (algunos satélites tienen pequeños motores Stirling).

Ventajas

  • Electricidad limpia de usar y es parte del principio de desarrollo sostenible,
  • fuente de energía renovable como inagotables a escala humana,
  • Ser utilizado en países sin desarrollo significativo parrilla de canales o en lugares remotos, como en la montaña donde no es posible conectarse a la red nacional.


Ejemplo de la energía de la red, alimentado por un panel fotovoltaico sismógrafo del volcán Soufriere en Guadalupe.

desventajas

  • PV costo es alto, ya que proviene de la alta tecnología,
  • El costo depende de la potencia de pico, el costo actual de vatios pico es de aproximadamente 3,5 550 aproximadamente € € / m² de las células solares,
  • la eficacia de la corriente de células fotovoltaicas se mantiene bastante baja (alrededor 10% para el público en general) y por lo tanto sólo entrega de baja potencia,
  • muy limitado, pero creciente mercado
  • la producción de electricidad se realiza sólo en el día en que la mayor demanda es la noche
  • el almacenamiento de la electricidad es algo muy difícil con las tecnologías actuales (econological muy alto costo de las baterías)
  • vida útil: 20 a 25 años, después de que el silicio "cristaliza" y deja la celda inutilizable,
  • Contaminación de fabricación: algunos estudios afirman que la energía utilizada para la fabricación de las células y no hicieron rentable durante 20 años de producción,
  • El mismo extremo del reciclaje vida de las células plantea problemas medioambientales.

Saber más:
- balance energético de la energía solar fotovoltaica
- mapa francés del campo solar
- En los sistemas fotovoltaicos integrados en edificios (documento CEA)


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