Солнечные батареи: принцип работы

Солнце — это неисчерпаемый источник энергии, а солнечный свет — это поток элементарных частиц фотонов. Они преодолевают почти 150 000 000 километров от Солнца к поверхности Земли за 8,5 минут. Количества фотонов, которая достигает поверхности нашей планеты за один час достаточно, чтобы удовлетворить энергетическую потребность нашей планеты на несколько лет.

Солнечная энергия и открытие явления фотоэффекта

Еще 120 лет назад французский ученый Эдмонд Беккерель открыл фотоэлектрический эффект — это явление высвобождения электронов из вещества под действием лучей света. Он исследовал, что электрический ток возникает при попадании солнечного света на некоторые материалы. Благодаря открытию фотоэффекта, стало возможным преобразование солнечного излучения в электрическую энергию. Этот экологически чистый и безопасный метод получения электроэнергии становится все более актуальным по всему миру.

Принцип работы солнечных батарей

Солнечная батарея состоит из простых фотоэлементов — фотоэлектрических преобразователей, в которых энергия солнца превращается в электрическую. Большинство фотопреобразователей изготавливаются из кремния — полупроводника, который является вторым по распространенности элементом на Земле.

Простейший солнечный элемент (фотопреобразователь) можно сравнить с сэндвичем. Это две пластины, присоединенные друг к другу. Одна пластина имеет избыток электронов — это отрицательно заряженный слой «n». Вторая пластина имеет свободные места для электронов, которые называются дырки — это положительно заряженный слой «p». Между положительно и отрицательно заряженными слоями есть зона, которая противодействует переходу избыточных электронов в слой, где их не хватает.

Фотон света влетает в слои «n» и «p» и передает свою энергию электронам. Электроны поглощают энергию фотонов света, свободно преодолевают эту зону и переходят в слой «n», тогда как дырки — в слой «p». Электроны движутся только в одном направлении p-n перехода, вызывая образование постоянного тока. А инвертор, важная составляющая солнечных электростанций, превращает сгенерированный солнечными батареями постоянный ток в переменный. То есть такой, которым можно пользоваться.

Интересно, что один фотопреобразователь генерирует только 0,5 Вт. Для большей мощности их нужно объединять в фотомодули, привычными словами это и есть солнечная батарея. Например, для того чтобы зарядить мобильный телефон, нужно двенадцать фотоэлементов, а для полноценного питания дома необходимо в разы больше.

Преимущества солнечных батарей

1. Солнечная энергия бесплатна и не может быть израсходована.

Электроны — единственные подвижные части в фотоэлементах и ​​они всегда возвращаются туда, откуда появились. Поэтому солнечные батареи могут работать десятки лет.

2. Необходимое количество электроэнергии в нужное время.

Солнечные батареи обычно производят наибольшее количество электроэнергии в то время, когда спрос достигает пика. Например, в жаркое время, когда кондиционеры включены большую часть дня и потребляют много энергии, батареи тоже работают интенсивнее.

3. А в случае, если дом или предприятие производит больше электроэнергии, чем потребляет, электроэнергии подается обратно в сеть.

Погода и сезон не имеют значения.

Солнечные батареи вырабатывают электроэнергию при любой погоде. Единственное время, когда производительность останавливается — ночь. Мы уже писали о том, в каких регионах Украины солнечные батареи будут наиболее продуктивными.

В 2017 году Международное Энергетическое Агентство предоставило отчет о том, что солнечная энергия заняла первое место по скорости роста установления и развития среди других альтернативных видов энергии.

Солнечные энерготехнологии постоянно совершенствуются, стоимость производства солнечных батарей становится дешевле ежегодно. Это значит, доступнее и привлекательнее среди других альтернативных источников энергии.

Помните, что солнечные специалисты SUNSAY Energy всегда рады проконсультировать вас по любым вопросам солнечной энергетики.