עיקרון הפאנלים הסולאריים

השמש זורחת על צומת ה-PN של המוליכים למחצה, ויוצרת זוג חור-אלקטרונים חדש. תחת פעולת השדה החשמלי של צומת PN, החור זורם מאזור P לאזור N, והאלקטרון זורם מאזור N לאזור P. כאשר המעגל מחובר, נוצר הזרם. כך פועלים תאים סולאריים עם אפקט פוטו-אלקטרי.

ייצור חשמל סולארי ישנם שני סוגים של ייצור חשמל סולארי, האחד הוא מצב המרת אור-חום-חשמל, השני הוא מצב המרת אור-חשמל ישיר.

(1) שיטת המרת אור-חום-חשמל משתמשת באנרגיה התרמית הנוצרת מקרינת השמש לייצור חשמל. בדרך כלל, האנרגיה התרמית הנספגת מומרת לקיטור של המדיום העובד על ידי קולט השמש, ולאחר מכן מונעת טורבינת הקיטור לייצר חשמל. התהליך הקודם הוא תהליך המרת אור-חום; התהליך האחרון הוא תהליך המרת חום - חשמל.

(2) האפקט הפוטואלקטרי משמש להמרת אנרגיית קרינת השמש ישירות לאנרגיה חשמלית. המכשיר הבסיסי של ההמרה הפוטואלקטרית הוא התא הסולארי. תא סולארי הוא מכשיר הממיר ישירות אנרגיית אור סולארית לאנרגיה חשמלית עקב אפקט וולט של פוטו. זוהי פוטודיודה מוליכים למחצה. כאשר השמש זורחת על הפוטודיודה, הפוטודיודה תהפוך את אנרגיית האור הסולארי לאנרגיה חשמלית ותייצר זרם. כאשר תאים רבים מחוברים בסדרה או במקביל, ניתן ליצור מערך מרובע של תאים סולאריים בעלי הספק מוצא גדול יחסית.

כיום, סיליקון גבישי (כולל סיליקון וסיליקון חד גבישי) הוא החומרים הפוטו-וולטאיים החשובים ביותר, נתח השוק שלו הוא יותר מ-90%, ובעתיד במשך תקופה ארוכה עדיין יהיה החומרים המרכזיים של תאים סולאריים.

במשך זמן רב, טכנולוגיית הייצור של חומרי פוליסיליקון נשלטת על ידי 10 מפעלים של 7 חברות ב-3 מדינות, כמו ארצות הברית, יפן וגרמניה, מהווים מצור טכנולוגי ומונופול בשוק.

הביקוש לפוליסיליקון מגיע בעיקר ממוליכים למחצה ותאים סולאריים. על פי דרישות טוהר שונות, מחולקות לרמה אלקטרונית ורמה סולארית. ביניהם, פוליסיליקון בדרגה אלקטרונית מהווה כ-55%, פוליסיליקון ברמה הסולרית מהווה 45%.

עם ההתפתחות המהירה של תעשיית הפוטובולטאים, הביקוש לפוליסיליקון בתאים סולאריים גדל מהר יותר מפיתוח פוליסיליקון מוליכים למחצה, וצפוי שהביקוש לפוליסיליקון סולארי יעלה על זה של פוליסיליקון בדרגה אלקטרונית עד 2008.

בשנת 1994, סך הייצור של תאים סולאריים בעולם עמד על 69MW בלבד, אך בשנת 2004 הוא היה קרוב ל-1200MW, עלייה של פי 17 תוך 10 שנים בלבד. מומחים צופים כי התעשייה הפוטו-וולטאית הסולארית תעלה על האנרגיה הגרעינית כאחד ממקורות האנרגיה הבסיסיים החשובים ביותר במחצית הראשונה של המאה ה-21.