Сонячні батареї: принцип роботи
Сонце — це невичерпне джерело енергії, а сонячне світло – це потік елементарних частинок фотонів. Вони долають майже 150 мільйонів кілометрів від Сонця до поверхні Землі за 8,5 хвилин. Кількості фотонів, яка досягає поверхні нашої планети за одну годину достатня, щоб задовольнити енергетичну потребу нашої планети на декілька років.
Сонячна енергія та відкриття явища фотоефекту
Ще 120 років тому французький вчений Едмонд Бекерель відкрив фотоелектричний ефект – це явище вивільнення електронів із речовини через дію променів світла. Він дослідив, що електричний струм виникає при попаданні сонячного світла на деякі матеріали. Завдяки відкриттю фотоефекту, стало можливим перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію. Цей екологічно чистий та безпечний метод здобування електроенергії, що стає все більш актуальним у всьому світі.
Принцип роботи сонячних батарей
Сонячна батарея складається з найпростіших елементів – фотоелектричних перетворювачів, в яких енергія сонця перетворюється в електричну. Більшість фотоперетворювачів виготовляються з кремнію – напівпровідника, який є другим за поширеністю елементом на Землі.
Найпростіший сонячний елемент (фотоперетворювач) можна порівняти із сендвічем. Це дві пластини, приєднані одна до одної. Одна пластина має надлишок електронів – це негативно заряджений шар «n». Друга пластина має вільні місця для електронів, називаються вони дірками – це позитивно заряджений шар «p». Між позитивно та негативно зарядженими шарами є зона, яка протидіє переходу надлишкових електронів у шар, де їх не вистачає.
Фотон світла влітає в шари «n» і «p» та передає свою енергію електронам. Електрони поглинають енергію фотонів світла, вільно долають цю зону і переходять в шар «n», тоді як дірки – в шар «p». Електрони рухаються тільки в одному напрямку p-n переходу, що викликає утворення постійного струму. А інвертор, важлива складова сонячних електростанцій, перетворює згенерований сонячними батареями постійний струм в змінний. Тобто такий, яким можна користуватися.
Цікаво, що один фотоперетворювач генерує тільки 0,5 Вт. Для більшої потужності їх потрібно об'єднувати в фотомодулі, звичними словами це і є сонячна батарея. Наприклад, для того щоб зарядити мобільний телефон, потрібно дванадцять фотоелементів, а для повноцінного живлення дому необхідно в рази більше.
Переваги сонячних батарей
1. Сонячна енергія безкоштовна і не може бути витрачена.
Електрони — єдині рухомі частини в фотоелементах і вони завжди повертаються туди, звідки з'явилися. Тому сонячні батареї можуть працювати десятки років.
2. Необхідна кількість електроенергії в потрібний час.
Сонячні батареї зазвичай виробляють найбільшу кількість електроенергії в той час, коли попит досягає піку. Наприклад, в жарку пору, коли кондиціонери включені більшу частину дня і споживають багато енергії, батареї теж працюють інтенсивніше. А в разі, якщо будинок або підприємство виробляє більше електроенергії, ніж споживає, електроенергії подається назад в мережу.
3. Погода і сезон не мають значення.
Сонячні батареї виробляють електроенергію за будь-якої погоди. Єдиний час, коли продуктивність зупиняється — ніч. Ми вже писали про те, в яких регіонах України сонячні батареї будуть найбільш продуктивними.
У 2017 році Міжнародне Енергетичне Агентство надало звіт про те, що сонячна енергія посіла перше місце за швидкістю зростання встановлення і розвитку серед інших альтернативних видів енергії.
Сонячні енерготехнології постійно вдосконалюються, вартість виробництва сонячних батарей стає дешевше кожного року. Це значить, доступніше і привабливіше серед інших альтернативних джерел енергії.
Пам’ятайте, сонячні фахівці SUNSAY Energy завжди раді вас проконсультувати з будь-яких питань сонячної енергетики.
