Устройство солнечной батареи

Фотоэлементы на основе поликристалловЕще совсем недавно казалось невероятным, что привычные бытовые приборы смогут работать без стандартных, так сказать, «классических» источников питания. Но с развитием альтернативной энергетики то, что еще вчера считалось научной фантастикой, сегодня – всего лишь повседневная реальность. Почему же уличным светильникам, калькуляторам, мобильным телефонам, часам и т.д. больше не нужны громоздкие батарейки и зарядные устройства? Потому, что на них устанавливают портативные солнечные батареи.

Что такое солнечные батареи?

По сути, это – устройства, преобразующие энергию солнца в электрический ток. Причем по своей структуре они во многом схожи с обыкновенными транзисторами. Основу портативных гелиопанелей также составляет полупроводниковая структура, отвечающая за генерацию тока. Другими словами, рабочий принцип солнечной батареи состоит в том, что под действием светового излучения на границе двух полупроводников появляются области, в которых накапливаются разнозаряженные частицы. Затем между областью с положительным зарядом и областью с отрицательным зарядом в полном соответствии с законами физики возникает так называемая «электродвижущая сила (ЭДС)» и устройство начинает генерировать ток.

Разумеется, величина ЭДС (а значит, и мощность тока) зависит от различных факторов. На мощность солнечных батарей влияет не только освещенность, важную роль играет и то, под каким углом излучение попадает на поверхность фотоэлемента. Но в первую очередь эффективность таких панелей определяется их структурой и свойствами материалов, из которых они сделаны.

Строение солнечных батарей

Виды гелиобатарей

Портативные солнечные батареи для бытовых нужд в основном изготавливаются из кремния. Связано это с исключительными полупроводниковыми свойствами этого материала, с его распространенностью и достаточной простотой производства. По структурным же особенностям гелиопанели подразделяются на следующие виды.

Фотоэлементы на основе монокристаллов

Это наиболее распространенный и востребованный тип солнечных панелей. Конструктивно они состоят из огромного количества мельчайших кремниевых ячеек, изготовленных из особо чистого материала. Эффективность таких батарей весьма высока, кроме того, они отличаются легкостью и компактностью и способны немного гнуться. Это позволяет устанавливать их даже на неровных поверхностях, чтобы добиться нужного угла наклона относительно солнца.

Портативные солнечные батареи этого класса используют и для зарядки аккумуляторов, и для обеспечения электропитания оборудования, и для освещения улиц и приусадебных участков. Главный же их недостаток – сильная зависимость от освещенности, так как даже небольшая облачность приводит к значительным снижениям мощности.

Фотоэлементы на основе поликристаллов

Такие фотоэлементы имеют меньшую эффективность, чем батареи на основе монокристаллов. Связано это с неоднородностью структуры кремниевых ячеек. Однако производство поликристаллических панелей требует меньших затрат, поэтому данные изделия часто покупают именно из-за их невысокой стоимости. От моно-элементов они отличаются насыщенным ярко-синим цветом (это цвет поликристаллов кремния). Применяются подобные модули, как правило, для уличного освещения, изредка – для электроснабжения газо- и нефтепроводов или зарядки аккумуляторов.

Фотоэлементы на основе тонких пленок

Эти элементы представляют собой гибкие солнечные батареи. При их изготовлении используются не кристаллы, а напыленные на гибкую основу слои кремния. С точки затрат это наиболее дешевый способ производства, поэтому панели это типа отличаются самой низкой стоимостью. Они довольно эффективны, причем мощность солнечных батарей почти не зависит от освещенности. Даже при пасмурной погоде и в условиях запыленности их производительность падает лишь на 10-15%. Кроме того, данные фотоэлементы можно устанавливать на любой поверхности и под любым углом.

Однако у таких панелей есть и некоторые недостатки. Во-первых, их площадь, они почти в 2,5раза больше аналогичных по эффективности кристаллических батарей. Во-вторых, они подвержены деградации, то есть под действием интенсивного светового излучения слои кремния выгорают и производительность элементов снижается.

Гелиопанели в быту и не только

Портативные солнечные батареи широко используются как в бытовых, так и в промышленных или научных сферах. Именно они отвечают за электроснабжение космических станций (вполне логично, ведь в космосе Солнце, по сути, - единственный неиссякаемый источник энергии). Такие панели устанавливают на кораблях, а в южных странах гелиостанции зачастую обеспечивают жизнедеятельность целых районов.

Портативное зарядное устройство солнечная батареяВсе чаще встречаются солнечные батареи и в быту. Калькуляторы на фотоэлементах знакомы нам уже давно, уличное освещение на солнечных батареях также ни у кого не вызывает удивления. А вот возможность, скажем, на природе зарядить телефон, ноутбук или карманный фонарь для многих еще в диковинку.

Да-да, некоторые фирмы, идущие в ногу с прогрессом, уже поняли всю выгоду передовых технологий и предлагают покупателям такие устройства, как универсальное зарядное на солнечных батареях. Оно позволяет оставаться на связи, даже если по близости нет ни одного источника электропитания. Кстати, власти Нью-Йорка всерьез рассматривают проект создания целой сети городских стационарных стоек для подзарядки телефонов и планшетов. Разумеется, работать эти стойки будут от солнечной энергии.

Раздел: 
ОЦЕНИТЕ МАТЕРИАЛ: 
Голосов еще нет