Es gibt zwei Methoden zur Erzeugung von Solarenergie, zum einen die photothermal-electric und zum anderen die direkte Umwandlung von Photoelektrizität.
(1) Bei der photothermischen Energieumwandlungsmethode wird die durch Sonnenstrahlung erzeugte Wärme zur Stromerzeugung genutzt. Im Allgemeinen wandelt der Sonnenkollektor die aufgenommene Wärme in Dampf des Arbeitsmittels um und treibt dann die Dampfturbine zur Stromerzeugung an. Bei ersterem handelt es sich um den Prozess der Umwandlung von Licht in Wärme. Bei letzterem handelt es sich um thermische Bewegung, genau wie bei der traditionellen Wärmeerzeugung wird die thermische Bewegung schließlich in elektrische Energie umgewandelt. Die Nachteile der solarthermischen Stromerzeugung sind der geringe Wirkungsgrad und die hohen Kosten. Die geschätzten Investitionen sind mindestens 5 bis 10 Mal höher als bei herkömmlichen Wärmekraftwerken.
(2) Die Methode zur Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Diese Methode nutzt den photoelektrischen Effekt, um Sonneneinstrahlungsenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Es ist die Grundausstattung, die Lichtenergie in elektrische Energie umwandelt. Elektrizität ist Solarzellen. Eine Solarzelle ist ein Gerät, das aufgrund des photoelektrischen Effekts Sonnenlichtenergie direkt in elektrische Energie umwandelt. Es handelt sich um eine Halbleiter-Fotodiode. Wenn die Sonne auf die Fotodiode scheint, wandelt die Fotodiode die photoelektrische Energie der Sonne in elektrische Energie um, um Strom zu erzeugen. Wenn mehrere Batterien in Reihe oder parallel geschaltet werden, kann eine quadratische Anordnung von relativ großen Leistungsbatterien gebildet werden. Solarzellen sind eine vielversprechende neue Energiequelle mit drei Hauptvorteilen: Zeitlosigkeit, Sauberkeit und Flexibilität. Die Solarbatterie hat eine lange Lebensdauer. Solange Sonnenlicht vorhanden ist, sind Solarzellen eine einmalige Investition und eine langfristige Nutzung; im Vergleich zur thermischen Stromerzeugung verschmutzen Solarzellen die Umwelt nicht.
Prinzip, photoelektrischer Effekt: Angenommen, Licht emittiert Licht auf die Solarzelle und empfängt Licht an der Grenzfläche, Photonen mit ausreichender Energie können Elektronen anregen, die durch die kovalenten Bindungen in der Solarzelle erzeugt werden, wodurch P-Typ-Silizium und N-Typ-Siliziumlöcher zur Elektronik erzeugt werden. Vor der Rekombination werden die Elektronen und Löcher in der Nähe der Grenzfläche durch das elektrische Feld der Raumladung voneinander getrennt. Elektronen bewegen sich in den positiv geladenen Bereich N, und Löcher bewegen sich in den negativ geladenen Bereich P. Die Ladung, die durch die Grenzflächenschicht hindurchgeht, erzeugt eine extern messbare Spannung zwischen dem Bereich P und dem Bereich N. An dieser Stelle können Elektroden auf beiden Seiten des Siliziumwafers hinzugefügt und an ein Voltmeter angeschlossen werden. Für kristalline Silizium-Solarzellen beträgt der typische Wert der Leerlaufspannung 0,5 bis 0,6 V. Je mehr Elektronen-Loch-Paare auf der optisch isolierten Schicht erzeugt werden, desto größer ist der Strom. Je mehr Lichtenergie empfangen wird, desto größer ist die Grenzschicht, d. h. je größer die Zellfläche, desto größer ist der in der Solarzelle gebildete Strom.
