Принцип работы солнечной батареи

Альтернативные источники энергии с каждым днем становятся все актуальнее. Причина тому - экологичность, возобновляемость, дешевизна. Энергия солнца - один из самых выгодных источников энергии. Ближайшие несколько миллиардов лет оно будет продолжать освещать нашу планету, отдавая огромное количество энергии, в отличии от газа и нефти. Сегодня мы научились использовать этот источник с помощью системы солнечных панелей, но мало кто понимает принцип работы солнечной батареи. Давайте разберемся.

Для начала нужно понять, что система солнечного электроснабжения дома это не только те черные или синеватые панели, которые устанавливаются на крышах домов. Эти светоприемники лишь один из четырех составляющих общей системы, в которую входят:

1. Солнечная батарея - фотоэлемент на основе кремния, который генерирует электричество, при попадании на него солнечного света. То, что мы видим на крышах.
2. Контроллер - это мозг солнечного электроснабжения. Он контролирует процент заряда аккумуляторов, не допуская их перезаряд; регулирует ток заряда в зависимости от комнатной температуры; отсекает обратный ток, при неактивных солнечных батареях в ночное время; защищает сеть от возможных перегрузок или скачков напряжения.
3. Аккумуляторные батареи - светопоглощающие элементы беспрерывно генерируют электричество, не зависимо от того используем мы его днем или нет. Чтобы выработанная энергия не пропадала зря, в системе присутствуют аккумуляторы, которые сохраняют энергию для ее использования ночью или в пасмурные дни, когда солнца практически нет.
4. Преобразователь (инвертор) - солнечные панели генерируют постоянные ток, а домашние электроприборы работают от переменного. Для преобразования постоянного тока в переменный предназначен преобразователь.

 Принцип работы солнечной батареи

Солнечная батарея или солнечный модуль - является ключевым элементом в гелиосистеме альтернативного электроснабжения. Именно он превращает солнечный свет в пригодное для использования электричество. Основа батареи - монокристалл искусственного кремния, на обе стороны которого нанесены слой бора и фосфора.

Электрический ток образуется там, где есть разность потенциалов или "+" и "-". Для этой цели и служит дополнительное покрытие. Их принято называть:

• n-тип или покрытие с избытком электронов (фосфор);
• p-тип или покрытие с недостатком электронов, так называемые "дырки" (бор);

При попадании фотонов солнечного света на покрытие n-типа, свободные электроны начинают перемещаться в зону p-типа генерируя электричество или т.н. pn-переход. Принципиальное значение имеет сторона на которую попадают солнечные лучи.

1. солнечный свет;
2. верхний проводник;
3. слой n-типа (фосфор);
4. зона p-n перехода;
5. слой p-типа (бор);
6. нижний проводник;

Обе стороны солнечной батареи покрывают защитными слоями, предотвращающих механические повреждения. Верхнюю (солнечную) сторону дополнительно покрывают антибликовым светопоглощающим покрытием, которое увеличивает уровень светопоглощения.

Отдельные светоприемные блоки или модули соединяют между собой в панели, увеличивая общую мощность системы.

На сегодняшний день стоимость панелей - один из самых негативных факторов, определяющих покупку панелей. Срок окупаемости в зонах с продолжительным световым днем составляет 5-10 лет, но зачастую значительно больше. Китайцы значительно преуспели в стремлении удешевить фотоэлементы, за счет замены монокристалла кремния на поликристаллы, но это повлияло на и того не высокое КПД батарей. Среднее КПД работы солнечных батарей варьируется от 13 до 17%. Самым высокое достигнутое КПД составляло 24%.

Напоследок фильм о принципе работы солнечной батареи с комментариями специалистов: