Как устроены и работают солнечные батареи

В современном мире безграничную солнечную энергию, благодаря техническому прогрессу, человечество смогло подчинить и с участием солнечных батарей и сделать так, чтобы энергия солнца приносила пользу людям. Они производят непосредственно электроэнергию – и это намного более эффективно, чем, к примеру, работа солнечных коллекторов. В отличие от прямой трансформации солнечных батарей, когда потери энергии значительно меньше, к примеру, у солнечных коллекторов трансформация многоступенчатая, которая в конце всего процесса приводит к производству электричества генераторами, причем, с большими потерями.

История появления солнечных батарей

Солнечные панели в современном виде можно представить, как цепь фотоэлементов, то есть, полупроводниковых устройств, которые энергию солнца напрямую изменяют в энергию электрическую. Этот процесс, когда энергия от солнца преобразуется в электрический ток, имеет название фотоэлектрического эффекта. Явление было открыто в середине XIX века французским физиком Александром Эдмоном Беккерелем. Через несколько десятилетий русский исследователь Александр Столетов разработал первый работающий фотоэлемент, а в ХХ веке Альберт Эйнштейн смог описать, что собой представляет фотоэлектрический эффект.

Почему же для получения электрической энергии особенно эффективны солнечные батареи? К слову, полностью они называются фотоэлектрическими преобразователями солнечной энергии, или сокращенно ФЭП. Их принцип действия известен уже несколько десятилетий, но лишь около 10 лет тому назад их начали активно внедрять в быту и технологиях.

Принципы работы ФЭП

Панель фотоэлектрического преобразователя, как правило, состоит 2-х сложенных вместе тонких кремниевых пластин. На одну из них наносится бор. Вторую пластину покрывают фосфором. Там, где фосфорное покрытие, происходит возникновение свободных электронов, а где покрытие бором – появление электронов отсутствующих. Энергия, полученная от солнца, оказывает влияние на электроны. От этого данные частицы приходят в движение и появляется электрический ток. Пластинки пропаиваются обработанными медными полосами, чтобы снимать с них ток. Одна пластинка способна дать энергию для того, чтобы зарядить карманный фонарик. И чем площадь солнечной панели шире, тем она будет вырабатывать большее количество энергии.

Пластины, которые спаяны друг между другом, и пропускают УФ лучи, заламинируют с помощью пленки и закрепляют на стекло. Затем эти слои объединяют в алюминиевую рамку.

КПД солнечных батарей

Несколько факторов определяют коэффициент полезного действия этих панелей. В традиционных ФЭП он не больше 25%. Но с современной так называемой, следящей системой, достигается показатель КПД в 40-50 %. Следящая система – это движение батарей в сторону солнца.

На мощность солнечных панелей напрямую влияет их площадь. Сравним, например, солнечные элементы в калькуляторах и несколько батарей на крыше (обеспечивают нагрев воды, к примеру, шесть штук).

КПД может иметь зависимость и от состава самих пластин. Они могут изготавливаться из поликристаллического, аморфного, а также монокристаллического кремния и пленок. На сегодняшний день наиболее популярны, доступны и распространены тонкопленочные панели.

В современном мире солнечные батареи используют как для питания самых разнообразных устройств: от смартфонов до электромобилей, а также для обеспечения электроэнергией домов. В последних исследованиях экологов говорится о том, что запасов используемых газа и нефти осталось как минимум лет на сто. Источники же энергии природы (к ним относятся вода, солнце и ветер), как известно, исчерпать невозможно. В государствах Европы вовсю идет процесс обеспечения экологичной энергией с помощью альтернативных источников. В нашем государстве такой процесс только набирает обороты, поэтому важно иметь представление как выбрать хороший электро магазин, и где купить солнечную панель в украине. Узнать об этом можно подробно на сайте магазина "Правильное электропитание".