Солнечная батарея: что внутри?

 Энергия, в огромном количестве выделяемая солнцем, является основой для существования всего живого на земле. Ее мощь невозможно переоценить. И было бы странно, если бы человечество не задумалось о возможности применять солнечную энергию в своих целях. Идея, которая еще недавно находилась на грани фантастики, сейчас вполне осуществима. Ученые давно и успешно разрабатывают солнечные батареи. Как устроена система переработки энергии солнца, выясним ниже.

Немного из истории солнечной батареи

Над изобретением элемента, преобразующего солнечную энергию, мир бьется давно. Первые попытки создать солнечную батарею приписываются Чарльзу Фриттсу, который в 1883 году создал подобие современного прибора. Он выглядел как полупроводник, покрытый тонким слоем золота, и действительно вырабатывал энергию. Но ее количество по сравнению с современной батареей составляло всего 1%.

Работали над созданием и российские ученые – в 1888 г. Александр Столетов создал первый фотоэлектрический элемент. Примерно через 20 лет после этого события Альберт Эйнштейн истолковал устройство и принцип работы этого элемента, за что и получил нобелевскую премию. Нынешний вид батарея получила в 1946 г., когда Рассел Ол тщательно поработал над ее структурой и запатентовал ее. Солнечные панели, работающие на основе кристаллического кремния, были разработаны в 1954 г. Итак, как устроена солнечная батарея сейчас?

Строение солнечной батареи

Большинство солнечных батарей изготовлено из кремниевых слоев. Практикуют 2 принципа исполнения: монокристаллический и поликристаллический. Последний пользуется большей популярностью – он дешевле и современнее. Реже используют кадмий, теллурий, селениды меди, аморфный кремний.

Батарея представляет собой целую систему из связанных между собой элементов. Их взаимосвязь позволяет добиться фотоэффекта, в результате которого солнечный свет, попадая под определенным углом на покрытие батареи, превращается в электрический ток. Строение солнечной батареи имеет следующие элементы:

1. Кремниевые полупроводники – 2 слоя материала, соединенные между собой. Слои должны иметь разную проходимость для того, чтобы электроны беспрепятственно переходили из одного материала в другой. Верхний – отрицательный (n-слой), нижний – положительный (p-слой).
2. Между слоями расположена очень тонкая полоска материала, регулирующая процесс перехода электронов в место с их недостатком (p-n переход).
3. Источник питания, который подключается к противостоящим слоям. Благодаря ему электроны легко преодолевают пограничный слой, и образуется поток заряженных частиц. Этот поток и именуется электрическим током.
4. Аккумулятор, накапливающий энергию. Он позволяет сохранять энергию в солнечные дни, и при необходимости отдает, когда нужно.
5. Контроллер заряда. Следит за верным распределением потоков энергии, поддерживает стабильное напряжение на выходе, исключает возможность отключения аккумулятора.
6. Инвертор. Элемент, позволяющий преобразовывать получаемый из солнечной энергии электрический ток в переменный.
7. Стабилизатор напряжения, создающий необходимое напряжение в структуре солнечной батареи.

При желании солнечную батарею можно изготовить своими силами, но если вы решились на это, тщательно рассчитайте окупаемость прибора. Учтите количество солнечных дней в году в вашем регионе, подсчитайте итоговую цену элемента, определите необходимое количество энергии и площадь для установки батареи.

Популярное: Солнечные батареи