Güneş panelleri ve enerji üretim prensibi.

Güneş ışınları yarı iletken PN eklemine çarparak yeni bir delik-elektron çifti oluşturur. PN ekleminin elektrik alanının etkisi altında, delik P bölgesinden N bölgesine, elektron ise N bölgesinden P bölgesine akar. Devre bağlandığında akım oluşur. Fotoelektrik etkili güneş pilleri işte böyle çalışır.

Güneş enerjisi üretimi iki türdedir; biri ışık-ısı-elektrik dönüşümü, diğeri ise doğrudan ışık-elektrik dönüşümüdür.

(1) Işık-ısı-elektrik dönüşüm yöntemi, güneş radyasyonu tarafından üretilen termal enerjiyi elektrik üretmek için kullanır. Genellikle, emilen termal enerji, güneş kolektörü tarafından çalışma ortamının buharına dönüştürülür ve daha sonra buhar türbini çalıştırılarak elektrik üretilir. İlk işlem ışık-ısı dönüşüm işlemidir; ikinci işlem ise ısı-elektrik dönüşüm işlemidir.

(2) Fotoelektrik etki, güneş radyasyon enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Fotoelektrik dönüşümün temel cihazı güneş pilidir. Güneş pili, fotovoltaik etki nedeniyle güneş ışığı enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren bir cihazdır. Yarı iletken bir fotodiyottur. Güneş fotodiyota vurduğunda, fotodiyot güneş ışığı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür ve akım üretir. Birçok pil seri veya paralel olarak bağlandığında, nispeten büyük çıkış gücüne sahip kare şeklinde bir güneş pili dizisi oluşturulabilir.

Şu anda kristal silikon (polisilikon ve monokristal silikon dahil) en önemli fotovoltaik malzemedir, pazar payı %90'ın üzerindedir ve gelecekte de uzun bir süre güneş pillerinin ana akım malzemesi olmaya devam edecektir.

Uzun bir süre boyunca, polisilikon malzemelerinin üretim teknolojisi, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve Almanya gibi 3 ülkedeki 7 şirketin 10 fabrikası tarafından kontrol edilerek teknolojik bir abluka ve pazar tekeli oluşturmuştur.

Polisilikon talebi esas olarak yarı iletkenlerden ve güneş pillerinden gelmektedir. Farklı saflık gereksinimlerine göre elektronik sınıf ve güneş enerjisi sınıfı olmak üzere ikiye ayrılır. Bunların yaklaşık %55'i elektronik sınıf polisilikon, %45'i ise güneş enerjisi sınıfı polisilikondur.

Fotovoltaik endüstrisinin hızlı gelişimiyle birlikte, güneş pillerinde polisilikon talebi, yarı iletken polisilikon gelişiminden daha hızlı artmaktadır ve 2008 yılına kadar güneş enerjisi polisilikon talebinin elektronik sınıfı polisilikon talebini aşması beklenmektedir.

1994 yılında dünyadaki toplam güneş pili üretimi sadece 69 MW iken, 2004 yılında bu rakam 1200 MW'a yaklaştı; bu da sadece 10 yılda 17 katlık bir artış anlamına geliyor. Uzmanlar, güneş fotovoltaik endüstrisinin 21. yüzyılın ilk yarısında nükleer enerjiyi geride bırakarak en önemli temel enerji kaynaklarından biri olacağını öngörüyor.