Наука и Техника → Как функционирует солнечная батарея. Их виды и особенности работы

Солнце в двадцать первом веке считается одним из важнейших источником энергии. Футурологи полагают, что в будущем альтернативная энергетика сумеет шагнуть настолько далеко, что серьёзно потеснит твёрдое топливо и атомные станции. Сегодня энергия Солнца способна подпитывать собой как мобильные устройства, так и целые дома. Ранее солнечная энергия служила своеобразным аккумулятором для солнечных коллекторов, но в сегодняшних солнечных батареях заключается труд и опыт тысяч работников в сфере альтернативной энергетики. При этом их функционал не настолько сложен, как может показаться с первого взгляда.

Какие бывают солнечные батареи

Современные солнечные батареи относятся к одной из трёх категорий:

• Монокристаллическая;
• Поликристаллическая;
• Тонкоплёночная (аморфная).

Монокристаллическая и поликристаллическая виды солнечных батарей встречаются чаще всего. Они заслужили популярность благодаря высоким показателям коэффициентов полезных действий. Параллельно их низкая стоимость привлекает внимание покупателей. Единственный недостаток заключается в недостаточной гибкости конструкций, потому из-за ограниченности помещения их будет проблематично устроить на том же балконе или из окна.

Тонкоплёночная солнечная батарея не обладает таким недостатком. По толщине её активный элемент достигает от половины до одного микрометра. Для сравнения: активный элемент кристаллических батарей составляет триста микрометров. Аморфный кремень поглощает солнечную энергию в двадцать раз сильнее, чем кристаллические элементы. С другой стороны, аморфные батареи выделяются низким показателем полезного действия. Если у них КПД едва достигает десяти процентов, то поликристаллические батареи способны заработать пятнадцать, в то время как монокристаллические — на уровне семнадцати процентов.

Следует также отметить, что тонкоплёночные батареи способны накапливать энергию независимо, падает ли на них прямой солнечный свет. Но для монокристаллических падение прямых солнечных лучей обязательно.

Состав солнечной батареи

Чаще всего именно кремний служит основным составом для солнечных батарей. В то же время элементы из чистого кремния не встречаются, положительный заряд становится реальностью после добавления примеси бора, а отрицательный зарабатывается благодаря мышьяку.

Чтобы батареи были менее чувствительны к морозам и холодам, в них добавляют небольшое количество галлия, меди, арсенида, кадмия или селена. Так они могут работать без перебоев долгое время.

В 2013 году компанией Sharp разработана солнечная батарея с КПД в 44%. Широкий выбор солнечных фотомодулей Sharp NU-RC300 представлен в интернет-магазине электрической техники «Правильное электропитание». Изготовлены они в Европейском союзе и соответствуют таким критериям, как производительность, качество и механическая нагрузка. Компания почти полвека исследует и совершенствует солнечные батареи и данная батарея послужила, как пример высоких достижений в данном направление.

Особенности работы

О принципе работы солнечных батарей рассказывают ещё со школьных парт на уроке физики. Электрический ток малой мощности получается, если на оголённый транзистор постоянно падает солнечный свет. Чем больше расстояние площади перехода, тем большее количество электронов.

Атомы частиц стремятся переместиться между слоем в полупроводнике в слой, где этих самых электронов недостаёт. Диэлектрический материал захватывает мельтешащие электроны, который попадают прямо в аккумулятор. После чего происходит накопление энергии.

Функционал солнечных батарей

Многие граждане впервые столкнулись с солнечными батареями приблизительно в начале 2000-х годов. В то время везде стал популярен калькулятор, в котором батарейка могла не меняться несколько лет. С тех пор много воды утекло, страны с обильным количеством солнечного света пользуются этим преимуществом повсеместно.

Теперь солнечная энергия способна питать телефон, беспилотные самолёты, даже целые мегаполисы. В Китае строители соорудили стадион, которые освещается при помощи солнечной энергии. Примечательно, что накопление происходит днём, а ночью становится возможным полить газон, включить телекоммуникационное оборудование.