Es gibt zwei Arten der Solarstromerzeugung, die eine ist die Umwandlung von Lichtwärmestrom, die andere die direkte Umwandlung von Lichtstrom.
1. Optische thermische elektrische Umwandlung
Der Lichtwärme-Stromumwandlungsmodus nutzt die durch Sonnenstrahlung erzeugte Wärmeenergie zur Stromerzeugung. Im Allgemeinen wandelt der Sonnenkollektor die absorbierte Wärmeenergie in den Dampf des Arbeitsmediums um und treibt dann die Dampfturbine an, um Strom zu erzeugen. Der erstgenannte Prozess ist ein leichter Wärmeumwandlungsprozess; Der letztere Prozess ist der thermoelektrische Umwandlungsprozess, der der gewöhnlichen thermischen Stromerzeugung entspricht. Der Nachteil der solarthermischen Stromerzeugung ist der geringe Wirkungsgrad und die hohen Kosten. Es wird geschätzt, dass seine Investition mindestens 5 bis 10 Mal höher ist als die von gewöhnlichen Wärmekraftwerken. Ein 1000-MW-Solarwärmekraftwerk erfordert eine Investition von 2-2,5 Milliarden US-Dollar, mit einer durchschnittlichen Investition von 2000-2500 US-Dollar für 1 kW. Daher kann es nur zu besonderen Anlässen in kleinem Maßstab verwendet werden, und eine Nutzung im großen Maßstab ist nicht wirtschaftlich und kann nicht mit gewöhnlichen Wärmekraftwerken oder Kernkraftwerken konkurrieren.
2. Optische elektrische Direktwandlung
Die Stromerzeugung durch Solarzellen erfolgt gemäß den photoelektrischen Eigenschaften bestimmter Materialien. Ein schwarzer Körper (z. B. die Sonne) strahlt elektromagnetische Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen (entsprechend unterschiedlichen Frequenzen) aus, z. B. Infrarot, Ultraviolett, sichtbares Licht usw. Wenn diese Strahlen auf unterschiedliche Leiter oder Halbleiter strahlen, interagieren Photonen mit freien Elektronen in Leitern oder Halbleitern Strom zu produzieren. Je kürzer die Wellenlänge und je höher die Frequenz der Strahlen, desto höher ist ihre Energie. Beispielsweise ist die Energie von Ultraviolettstrahlen viel höher als die von Infrarotstrahlen. Jedoch können nicht alle Wellenlängen der Strahlenenergie in elektrische Energie umgewandelt werden. Es ist erwähnenswert, dass der photovoltaische Effekt unabhängig von der Intensität der Strahlung ist. Strom kann nur erzeugt werden, wenn die Frequenz die Schwelle erreicht oder überschreitet, die einen photovoltaischen Effekt erzeugen kann. Die maximale Wellenlänge des Lichts, die den Halbleiter dazu bringen kann, einen photovoltaischen Effekt zu erzeugen, hängt mit der Bandlückenbreite des Halbleiters zusammen. Beispielsweise beträgt die Bandlückenbreite von kristallinem Silizium etwa 1,155 eV bei Raumtemperatur. Daher kann das Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 1100nm dazu führen, dass das kristalline Silizium einen photovoltaischen Effekt erzeugt. Die Stromerzeugung durch Solarzellen ist eine erneuerbare und umweltfreundliche Stromerzeugungsmethode, die während des Stromerzeugungsprozesses keine Treibhausgase wie Kohlendioxid erzeugt und die Umwelt nicht belastet. Entsprechend den Produktionsmaterialien wird es in Halbleiterbatterien auf Siliziumbasis, CdTe-Dünnschichtbatterien, CIGS-Dünnschichtbatterien, farbstoffsensibilisierte Dünnschichtbatterien, Batterien aus organischem Material usw. unterteilt. Siliziumzellen werden in Einkristallzellen und polykristalline Zellen unterteilt und Dünnschichtzellen aus amorphem Silizium. Der wichtigste Parameter für Solarzellen ist der Umwandlungswirkungsgrad. Unter den im Labor entwickelten Solarzellen auf Siliziumbasis beträgt der Wirkungsgrad von monokristallinen Siliziumzellen 25,0 Prozent, der Wirkungsgrad von polykristallinen Siliziumzellen 20,4 Prozent, der Wirkungsgrad von CIGS-Dünnschichtzellen 19,6 Prozent, der Wirkungsgrad von CdTe-Dünnschichtzellen beträgt 16,7 Prozent, und der Wirkungsgrad von Dünnschichtzellen aus amorphem Silizium (amorphes Silizium) beträgt 10,1 Prozent
