Принцип роботи сонячної батареї

Будь-яка сонячна батарея являє собою фотоелектричний перетворювач, який використовує для отримання електричної енергії світлову. Практичну цінність в даний час має фотоелектричний ефект в напівпровідникових матеріалах.

Ефект заснований на появі в неоднорідних напівпровідникових структурах вільних носіїв електричного заряду при впливі фотонів світла. Він спостерігається в різних напівпровідниках – на основі кремнію, арсеніду галію, телуриду кадмію, великих молекул полімерів.

За рахунок появи вільних носіїв, енергії яких недостатньо для подолання забороненої зони утворюється різниця потенціалів (напруга) між електродами елемента. При підключенні зовнішніх ланцюгів між ними виникає електричний струм.

Фотоелементи на базі різних напівпровідників перетворять в електричну енергію різні частини сонячного спектра Так, кристалічні кремнієві модулі захоплюють до 80% випромінювання зі зміщенням в червону сторону, плівкові елементи на основі аморфного кремнію можуть працювати і в інфрачервоному діапазоні, діоксид титану поглинає фіолетові і ультрафіолетові промені.

Теоретично в частину поглиненого сонячного випромінювання може бути перетворена в електричну енергію, однак на практиці поки вдалося домогтися ККД перетворення порядку 15-25% для елементів серійного виробництва.

У деяких лабораторних зразках дослідники впритул підійшли до 50% -ої позначки. При отриманні таких же результатів в промисловому виробництві вартість генерації може знизитися більш ніж удвічі, в порівнянні з сучасним рівнем.

Для нормальної роботи сонячної електростанції (придбати яку, наприклад, можна за посиланням) і можливості отримання від неї електричної енергії наявності тільки сонячних панелей недостатньо. Сонячні панелі живлять акумулятор, який потрібен для накопичення енергії. Він підключений через контролер заряду, який контролює струм заряду АКБ і відключає її, коли АКБ буде повністю заряджено.

Види сонячних батарей

Основна ознака класифікації сонячних модулів – використовувані при виготовленні напівпровідникові матеріали. Сьогодні більше 80% займають сонячні панелі на основі кремнію. Саме ці типи отримали максимально широке комерційне застосування, їх пропонує переважна більшість працюючих в галузі продавців.

Монокристалічні кремнієві сонячні елементи

Монокристалічні сонячні батареї являють собою електрично з’єднані елементи, виготовлені з тонких (240 мкм) пластин монокристалла кремнію. Оптичні осі орієнтовані в одному напрямку, використовується матеріал високої (більш 99.99%) чистоти. Це забезпечує максимальну ефективність перетворення. При теоретично можливе для кремнієвого елементу ККД 30% у серійних зразків показник досягає 18-24%.