- Принцип дії сонячних батарей Пристрої, що перетворюють в електроенергію сонячне світло, працюють...
- Вид №1 - монокристалічні перетворювачі
- Вид №2 - полікристалічні батареї
- Вид №3 - аморфні кремнієві панелі
- Вид №4 - гібридні фотоперетворювачів
Принцип дії сонячних батарей
Пристрої, що перетворюють в електроенергію сонячне світло, працюють по досить простим принципом. Щоб його зрозуміти, достатньо згадати шкільний курс фізики. Зокрема освіжити знання про те, що таке pn перехід. Саме він здатний перетворювати енергію світла в електричну. Це явище яскраво ілюструє досвід з транзистором зі спиляною кришкою. Світло падає на pn перехід, а підключений до нього вольтметр починає фіксувати незначні значення електричного струму. При збільшенні площі pn переходу кількість одержуваної електроенергії буде зростати.
Всі сучасні фотоелектричні перетворювачі працюють з використанням цього принципу. Щодо великі площі пластин з pn переходами дозволяють отримувати достатню кількість електроенергії. Постійному удосконаленню піддаються матеріали і конструкція, завдяки чому зростає коефіцієнт фотоелектричного перетворення, він же ККД пристрою. Величина напруги і вихідного струму сонячної батареї безпосередньо залежать від ступеня зовнішньої освітленості пристрою.
Типи фотоелектричних перетворювачів
кількість різновидів сучасних сонячних батарей наближається до десятку. Кожна варіація має свої особливості. Всі їх можна умовно поділити на дві великі групи - кремнієві і полімерні плівкові. Розглянемо більш докладно кожну з них. Кремнієві сонячні батареї Пристрої виробляють постійний струм, який з'являється внаслідок потрапляння на кремнієву або кремневодневі пластину сонячного випромінювання. Особливості матеріалу такі, що промені сонця, що потрапляють на нього, зрушують електрони з орбіт атомів. Звільнені електрони утворюють електричний струм. Такі пристрої відрізняються максимальною ефективністю, але досить складні у виготовленні, що робить їх недешевими. Існує кілька різновидів кремнієвих батарей.
Вид №1 - монокристалічні перетворювачі
Відмітна особливість елементів такого типу - спрямованість світлочутливих осередків строго в одну сторону. З одного боку, це дуже добре, оскільки дозволяє отримувати найбільш високий з усіх аналогічних систем ККД. У монокристалічних перетворювачів він досягає 22%. Однак для роботи панель повинна завжди бути розгорнута до сонця, інакше енерговіддача різко знижується. Розсіяне світло на заході або світанку, в похмурі дні дає дуже невеликий результат, що робить монокристалічні перетворювачі хорошим вибором для південних районів, де багато сонячних днів. Зовні такі системи легко відрізнити по скошеним кутах панелей, що обумовлено особливостями їх виготовлення, і глибокому чорному кольору, який дають направлення в одну сторону осередки.
Вид №2 - полікристалічні батареї
На пластинах розташовані різноспрямовані кристали кремнію, що дає більш низький у порівнянні з монокристалами ККД. Він становить близько 18%. Зовнішній вигляд панелей так само відрізняється. Вони являють собою пластини правильної квадратної форми темно-синього кольору. Неоднорідність їх структури і кольору пояснюється тим, що в їх склад входять різнорідні кристали кремнію, а крім того присутні деякі домішки. Для виготовлення полікристалічних панелей може використовуватися не тільки первинний кремній, а й підготовлене вторинну сировину. Це пояснює наявність в обладнанні деякої кількості дефектів. Головне достоїнство таких пластин - хороша енергоефективність при розсіяному світлі, що робить їх незамінними для місцевостей, де похмура погода не рідкість.
Вид №3 - аморфні кремнієві панелі
Аморфні елементи являють собою дуже тонкі шари кремнію, які отримують напиленням матеріалу в вакуумі. Основою стає фольга з високоякісного металу, пластик або скло. ККД таких пристроїв невеликий і становить лише 6%. Це пояснюється більш швидким, ніж у пластин кристалічного виду, вигоранням кремнієвих шарів під впливом сонячної радіації. Як показує практика, ефективність аморфних панелей через два місяці експлуатації знижується приблизно на 20%. Після півтора-двох років батарея може просто вийти з строя.Однако їх застосування цілком виправдано. Світлочутливі осередки орієнтовані хаотично, що істотно підвищує ефективність пристроїв в похмуру погоду і при розсіяному світлі. Крім того ступінь поглинання надходить світлового потоку у аморфних панелей майже в двадцять разів вище, ніж у аналогічних кремнієвих пристроїв-конкурентів. Безвідходна технологія виробництва таких батарей дозволяє істотно знижувати їх вартість. Зовні аморфні пластини можна відрізнити по темно-сірому кольору.
Вид №4 - гібридні фотоперетворювачів
Такі панелі об'єднують мікрокристали і аморфний кремній. Властивості гібридних перетворювачів світлового потоку дуже близькі до властивостей полікристалічних елементів. Єдина різниця в тому, що їх продуктивність в умовах розсіяного світла набагато вище. Ще одне відмітна властивість таких панелей - здатність перетворювати в електричний струм не тільки випромінювання ультрафіолетового спектра, а й промені інфрачервоного діапазону.
