ראיתם פעם חתיכת לוחות שחורים מסודרים בקפידה בפרברים? הם פאנלים סולאריים. המרת אנרגיה סולארית לחשמל על ידי שימוש בחומרי סיליקון היא טכנולוגיית אנרגיה מתחדשת מתחדשת, המכונה גם "תאים פוטו-וולטאיים" או "שבבים סולאריים".
ברקע של פיתוח נמרץ וניצול משאבים מתחדשים ומשאבים חדשים אחרים בעידן החדש, ייצור חשמל סולארי הוא אנרגיה ירוקה נפוצה יחסית במדינה שלי. ייצור חשמל סולארי מתחלק עוד יותר לייצור חשמל פוטו-וולטאי וייצור חשמל פוטו-תרמי, הנפוץ ביותר הוא ייצור חשמל פוטו-וולטאי.
לייצור חשמל פוטו-וולטאי יש את המאפיינים של "התקנה קלה, תחזוקה קלה, צריכת אנרגיה נמוכה ומדרגיות", בעוד ייצור חשמל תרמי סולארי מחמם את המדיום באמצעות מערכת איסוף חום מרוכזת, ולאחר מכן משתמש בציוד מסורתי לייצור כוח קיטור כדי לייצר חשמל. המבנה ועקרון העבודה מסובכים יחסית. לשם השוואה, ייצור חשמל פוטו קל יותר לפיתוח נרחב.
פעולת ייצור החשמל הפוטו-וולטאית אינה ניתנת להפרדה מפאנלים סולאריים. המבנה הבסיסי של פאנלים סולאריים מורכב בעיקר מרכיבים אלקטרוניים. הוספת בקרים, סוללות וממירים למבנה הבסיסי יוצרת מערכת אספקת חשמל סולארית.
פאנלים סולאריים נפוצים משתמשים בעצם בסיליקון להמרת אנרגיה, אותו ניתן לחלק לסיליקון חד גבישי וסיליקון רב גבישי מבחינת שיטות הייצור. יעילות ההמרה הפוטואלקטרית של פאנלים סולאריים סיליקון חד גבישי גבוהה מזו של פאנלים סולאריים סיליקון פוליגריסטליים, וגם עלות הייצור גבוהה; יעילות ההמרה של פאנלים סולאריים סיליקון פוליגריסטליים נמוכה מזו של פאנלים סולאריים סיליקון חד גבישי, אך גם עלות הייצור הכוללת נמוכה יותר. .
בנוסף, קיים סוג נוסף של פאנל סולארי הנקרא פאנל סולארי סיליקון אמורפי. שיטת הייצור שלו שונה לחלוטין מזו של סיליקון חד גבישי ופאנלים סולאריים סיליקון רב גבישי. תהליך הייצור הוא הרבה יותר פשוט, והוא יכול גם לייצר חשמל בתנאי תאורה לא מספיקים. אבל יעילות ההמרה שלו נמוכה מאוד, ולכן משתמשים בה לעתים רחוקות.
באופן ספציפי, עקרון העבודה של הפאנל הסולארי הוא הזרקת זרחן לשכבת הסיליקון העליונה דרך ממשק המוליכים למחצה של שתי חתיכות סיליקון כדי לספק לה אלקטרונים נוספים בעלי מטען שלילי. במקביל, מוסיפים בורון לשכבה התחתונה כדי לקבל מטען חיובי מסוים. בדרך זו, השדה החשמלי מוגדל במפגש בין שכבות הסיליקון. כאשר פוטון באור השמש פוגע באלקטרון, השדה החשמלי ידחוף את האלקטרון אל מחוץ לחיבור של שתי שכבות הסיליקון, והאלקטרונים ייאספו על ידי לוחית המתכת המוליכה בצד. טכנולוגיה הממירה אנרגיית אור ישירות לאנרגיה חשמלית.