Принцип работы солнечной панели

 Принцип работы солнечной панели основан на использовании множества фотоэлементов. Это электронные приборы, способные превращать солнечную энергию (поток фотонов) в электричество. Разберемся подробнее, как действуют солнечные панели как устроена типичная батарея и в чем ее особенности.

Схема солнечной панели

Солнечная панель состоит из таких деталей:

• Две кремниевые пластины, вплотную приложенные друг к другу. Чистый кремень практически не используется, поскольку он не слишком эффективен. Чаще всего одну пластину делают с дополнительным слоем, а вторую – со слоем фосфора или мышьяка. По сути, кремниевый кристалл представляет собой просто искусственно выращенную огромную песчинку, только определенной формы.

• Тонкая металлическая подложка с тыльной стороны.

• Металлические ребра жесткости, расположенные над кремниевыми пластинами.

• Стекло или другой прозрачный материал, закрывающий ребра жесткости и кремниевые пластины. Этот материал должен обязательно пропускать ультрафиолетовые лучи, поскольку невидимая часть спектра также используется для преобразования в электроэнергию.

• Алюминиевая рама. На нее крепятся все фотоэлементы.

Это стандартное строение солнечной панели. Чем больше ее площадь, тем больше энергии она вырабатывает.

Принцип работы солнечной панели

Первая пластинка (с бором) под воздействием солнечных лучей начинает вырабатывать положительный заряд. Вторая пластинка (с мышьяком или фосфором) продуцирует отрицательный заряд. Электроны начинают интенсивно выделяться именно в тех местах, где кремний контактирует со слоем дополнительного материала.

В результате взаимодействия положительно и отрицательно заряженных частиц вырабатывается электрический ток. Чтобы собрать его с кремния, пластины пропаивают тонким медным слоем. По медным проводникам заряд двигается к аккумулятору или потребителю (фонарик, электродвигатель и так далее).

Одна ячейка фотоэлектрического преобразователя не может вырабатывать тока выше определенного уровня. Поэтому для получения большого количества энергии поступают просто – объединяют большое количество ячеек в одну систему. Теоретически это позволяет изготовить батарею с неограниченной мощностью. Нужно только иметь достаточное количество пластинок и место для их размещения.

В отличие от солнечных коллекторов, фотоэлектрические преобразователи используют свет, а не тепло. Поэтому использовать их можно даже в Антарктиде. Главное, чтобы свет был ярким.

Эффективность фотоэлектрических преобразователей

Как устроена солнечная панель, мы уже разобрались. Как видите, ничего особенно сложного тут нет. Теперь несколько слов о ее эффективности. В идеале КПД батареи достигает 20-25%. На практике же этот коэффициент может не превышать 10-15%. Дело в том, что панель всегда зафиксирована в одном направлении. Солнечные лучи же падают под разными углами на протяжении всего дня. Из-за этого значительная часть энергии расходуется впустую.

Современные системы с автоматическим поворотом (для постоянного ориентирования на максимальный световой поток) могут работать с КПД до 45%. Это очень хороший показатель, поэтому именно такие системы можно считать наиболее перспективными.

Популярное: солнечные панели