Альтернативні джерела енергії з кожним днем стають все більш актуальною. Причина тому - екологічність, возобновляемость, дешевизна. Енергія сонця - один з найвигідніших джерел енергії. Найближчі кілька мільярдів років воно буде продовжувати висвітлювати нашу планету, віддаючи величезну кількість енергії, на відміну від газу і нафти. Сьогодні ми навчилися використовувати це джерело за допомогою системи сонячних панелей, але мало хто розуміє принцип роботи сонячної батареї. Давайте розберемося.
Для початку потрібно зрозуміти, що система сонячного електропостачання будинку це не тільки ті чорні або синюваті панелі, які встановлюються на дахах будинків. Ці світлоприймач лише один з чотирьох складових загальної системи, в яку входять:
- Сонячна батарея - фотоелемент на основі кремнію, який генерує електрику, при попаданні на нього сонячного світла. Те, що ми бачимо на дахах.
- Контролер - це мозок сонячного електропостачання. Він контролює відсоток заряду акумулятора, не допускаючи їх перезарядка; регулює струм заряду в залежності від кімнатної температури; відсікає зворотний струм, при неактивних сонячних батареях в нічний час; захищає мережу від можливих перевантажень або стрибків напруги.
- Акумуляторні батареї - світлопоглинальні елементи безперервно генерують електрику, не залежно від того використовуємо ми його днем чи ні. Щоб вироблена енергія не пропадала даремно, в системі присутні акумулятори, які зберігають енергію для її використання вночі або в похмурі дні, коли сонця практично немає.
- Перетворювач (інвертор) - сонячні панелі генерують постійні ток, а домашні електроприлади працюють від змінного. Для перетворення постійного струму в змінний призначений перетворювач.
Сонячна батарея або сонячний модуль - є ключовим елементом в геліосистемі альтернативного електропостачання. Саме він перетворює сонячне світло в придатне для використання електрику. Основа батареї - монокристал штучного кремнію, на обидві сторони якого нанесені шар бору і фосфору.
Електричний струм утворюється там, де є різниця потенціалів або "+" і "-". Для цієї мети і служить додаткове покриття. Їх прийнято називати:
- n-тип або покриття з надлишком електронів (фосфор);
- p-тип або покриття з недоліком електронів, так звані "дірки" (бор);
При попаданні фотонів сонячного світла на покриття n-типу, вільні електрони починають переміщатися в зону p-типу генеруючи електрику або т.зв. pn-перехід. Принципове значення має сторона на яку потрапляють сонячні промені.
Будова сонячної батареї
- сонячне світло;
- верхній провідник;
- шар n-типу (фосфор);
- зона pn переходу;
- шар p-типу (бор);
- нижній провідник;
Обидві сторони сонячної батареї покривають захисними шарами, що запобігають механічні пошкодження. Верхню (сонячну) сторону додатково покривають антибліковим светопоглощающую покриттям, яке збільшує рівень светопоглощения.
Окремі світлоприйомним блоки або модулі з'єднують між собою в панелі, збільшуючи загальну потужність системи.
На сьогоднішній день вартість панелей - один з найбільш негативних чинників, що визначають покупку панелей. Термін окупності в зонах з тривалим світловим днем становить 5-10 років, але найчастіше значно більше. Китайці значно досягли успіху в прагненні здешевити фотоелементи, за рахунок заміни монокристалла кремнію на полікрісталли, але це вплинуло на і того не високе ККД батарей. Середнє ККД роботи сонячних батарей варіюється від 13 до 17%. Самим високу досягнуте ККД становило 24%.
Наостанок фільм про принцип роботи сонячної батареї з коментарями фахівців: