Солнечная батарея – преимущества и недостатки, принцип работы, устройство конструкции

Солнечные батареи активно используются за рубежом. В нашей стране они менее популярны ввиду дороговизны. Их используют преимущественно для электроснабжения частных домов.

Солнечные батареи

Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэлектрическом эффекте, или эффекте полупроводников. Это способность преобразовывать солнечные лучи в электрический ток.

Наиболее эффективным из всех известных полупроводников является кремний. Из него и изготавливают верхний слой/ пластину (n-слой (-) и p-слой (+)).

Работа конструкции начинается с того, что на фотоэлементы попадает солнечный свет. Кремниевые пластины нагреваются, и начинают высвобождаться электроны, которые захватываются атомами нижней пластины. Затем электроны направляются по проводникам к аккумуляторам, а потом снова возвращаются наверх.

Устройство солнечной батареи:

1.Корпус панели – для скрепления конструкции.

2.Блоки преобразования – кремниевые фотоэлементы (солнечная панель). Преобразовывают лучи солнца в ток. Подключают параллельно-последовательным способом. Это способствует получению наибольшей мощности и напряжения в электросети.

3.Аккумуляторы – основной и резервный. Накапливают электрический ток. Основной аккумулятор сразу снабжает дом током, а резервный – копит ресурс и включается при снижении напряжения.

4.Дополнительные устройства – контролеры, диоды. Контролеры следят за уровнем заряда аккумулятора. Диоды защищают от перегрева.

Устройство солнечной батареи Подключение солнечной батареи

В зависимости от строения кристаллов кремния выделяют 3 основных разновидности фотоэлементов:

1.Монокристаллические – максимально эффективный вид, КПД которого около 25 %.

2.Поликристаллические – менее эффективная разновидность.

3.Аморфные – гибкие фотоэлементы с самым минимальным КПД (4–6 %).

Т. к. у разновидностей заметно отличается коэффициент полезного действия, то существенно разнится и цена. Чем ниже КПД солнечной батареи того или иного вида, тем большую площадь потребуется покрыть фотоэлементами.

Солнечные батареи имеют как преимущества, так и недостатки.

Плюсы:

1.Безопасность с точки зрения экологии. Устройство не выделяет вредные вещества, не создает вибраций, шума.

2.Бесплатный и доступный источник энергии. Солнечный свет – природный ресурс, он доступен каждому.

3.Разнообразие видов станций. Можно устанавливать, как на крыше дома, так и в виде независимой электростанции, а также другими способами.

4.Наука не стоит на месте. Технологии развиваются, конструкции совершенствуются.

5.Долговечность. Солнечные батареи изнашиваются медленно: срок службы 25 лет и более.

Минусы:

1.Низкое светопоглощение. Фотоэлементы могут обработать около 20 % поступающих солнечных лучей.

2.Низкий КПД. Если сравнивать с классическими источниками электроэнергии, то солнечные батареи продуцируют около 15 %.

3.Зависимость от погодных условий. В пасмурную или туманную погоду КПД резко падает. Важно размещать конструкцию в максимально освещаемом месте, не в тени.

4.Материальные вложения. Сами лучи солнца бесплатны, а вот приобретение и установка конструкции выльются в копеечку.

5.Невозможность использовать для питания высокомощной техники. Устройство сможет обеспечить электрическим током только технику со стандартной мощностью.

6.Требуются большие площади. Чтобы получить достаточное количество тока, нужно много фотоэлементов, а это занимает большие площади.

Солнечные батареи на крыше дома и над заправочной станцией

Важно правильно подобрать место для системы. Важные аспекты:

1.Солнечные батареи должны находиться в максимально освещенной зоне.

2.Нужно исключить занесение снегом, загрязнение пылью и мелким мусором.

3.В идеале располагать под прямым углом по отношению к лучам солнца.

4.Необходима надежная фиксация (за исключением подвижных моделей).

5.Нужно заблаговременно подготовить достаточную площадь.

От этих моментов будет зависеть уровень КПД, т. е. количество вырабатываемого электрического тока, а также исправность солнечной батареи и срок ее службы.