Солнечные батареи
- Подробности
- Опубликовано 30.05.2016 14:55
Солнечные батареи преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество. Они часто используются для питания калькуляторов и часов. Солнечные батареи изготавливаются из полупроводниковых материалов, аналогичных тем, которые используются в компьютерных микросхемах. Когда солнечный свет поглощается этими материалами, солнечная энергия выбивает свободные электроны от их атомов, позволяя электронам течь через материал, производя электроэнергию. Этот процесс преобразования света называется фотовольтаическим (англ. photovoltaic — PV) эффектом. В настоящее время солнечные батареи конвертируют большую часть спектра видимого света и около половины ультрафиолетового и инфракрасного светового спектра в полезную солнечную энергию.
Солнечные батареи, как правило, объединяются в модули, содержащие около 40 батарей. Ряд этих модулей устанавливается в фотовольтаические массивы, которые могут достигать нескольких метров. Эти пластины фотовольтаических массивов могут устанавливаться под фиксированным углом, обращенным на юг, либо они могут устанавливаться на устройство, следующее за солнцем, что позволяет им захватывать наибольшее количество солнечного света в течение всего дня. Несколько связанных между собой фотовольтаических массивов могут обеспечить достаточную мощность для домашних нужд. Примеры такого оборудования посмотрите на сайте 220-on.ru. Для крупных коммунальных или промышленных применений могут быть соединены вместе сотни массивов, образуя единую огромную фотовольтаическую систему.
Для тонкопленочных солнечных элементов используются слои полупроводниковых материалов толщиной всего в несколько микрометров. Тонкопленочная технология сделала возможным использование солнечных батарей как для покрытия крыш, фасадов зданий, так и для остекления мансардных окон и атриумов. Типы солнечных батарей в виде черепицы предоставляют такую же защиту и долговечность, как и обычная битумная черепица.
Некоторые солнечные батареи предназначены для работы с концентрированным солнечным светом. Эти батареи встроены в концентрирующие коллекторы, которые используют объектив для фокусировки солнечного света на батареи. Такой подход имеет как преимущества, так и недостатки по сравнению с плоскими пластинами фотовольтаических массивов. Основная идея заключается в том, чтобы использовать очень мало дорогого полупроводникового фотовольтаического материала, собирая как можно больше солнечного света. Но поскольку линзы должны быть направлены на солнце, использование концентрирующих коллекторов ограничено солнечными областями. Некоторые концентрирующие коллекторы предназначены для установки на простых устройствах слежения за солнцем, но большинство требует сложных устройств слежения, что дополнительно ограничивает их использование для энергетических предприятий, промышленных и больших зданий.
Производительность солнечных батарей измеряется с точки зрения их эффективности при превращении солнечного света в электричество. Только солнечный свет определенной энергии будет эффективно работать при производстве электроэнергии. Большая его часть отражается или поглощается материалом, из которого изготовлена солнечная батарея. Из-за этого типичная коммерческая солнечная батарея имеет КПД около 15% — примерно одна шестая солнечного света, падающего на солнечную батарею, производит электричество. Низкая эффективность означает, что нужны большие массивы, а это означает высокую стоимость. Повышение эффективности солнечных батарей, удерживающей стоимость высокой, является важнейшей задачей. Уже был достигнут значительный прогресс. Первые солнечные батареи, построенные в 1950-х годах, имели КПД меньше 4%.