Принцип действия солнечной батареи

Солнечная батарея, как известно, представляет собой установку для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. В коммерческих целях солнечная батарея в виде фотоэлектрического элемента на основе монокристалла кремния была использована в 1952 году в лаборатории "Белл" для электропитания телефонной станции.

Современная солнечная батарея состоит из нескольких фотоэлектрических солнечных модулей. Основной материал для изготовления фотоэлектрических элементов — кремний. Кремний с примесью фосфора относится к полупроводнику типа n, с примесью бора типа р. Когда в зону соприкосновения двух полупроводников попадает солнечная радиация, создается электродвижущая сила, кото рая может перемещать электрический ток во внешнем контуре, подключенном к n и p - областям.

Солнечный модуль состоит из нескольких пластин монокристаллического кремния, закрепленных на каркасе и покрытых специальным стеклом. Элементы модуля, соединенные электрически, являются базовой основой солнечных модулей. Модули способны вырабатывать электрическую энергию, необходимую для питания бытовых электроустройств, а также могут быть использованы как базовые элементы больших энергосистем.

В зависимости от предназначения солнечные модули могут иметь различные конструктивные решения и разные выходные мощности.

При подсоединении в параллельные или последовательные цепи большого количества фотоэлементов можно получить приемлемые значения напряжения и силы тока, несмотря на относительно небольшой КПД, не превышающий 24%. Солнечные модули из отдельных полупроводниковых кремниевых элементов размещают обычно на крыше жилого дома. Толщина пластинки кремния не превышает 0,2-0,3 мм. При покупке солнечного модуля необходимо знать, что 1 м" пластинки кремниевого элемента дает напряжение 0,5 В, если нагрузка составляет 1 кВт. Средний КПД солнечной батареи около 14%, а срок службы 25 лет. К достоинствам солнечных панелей можно отнести механическую простоту (отсутствие движущихся частей), бесшумность и отсутствие загрязнения окружающей среды. Солнечные энергетические установки бывают двух видов: установки автономного энергоснабжения и установки, отдающие излишки генерации в центральную сеть. В последнем случае можно накапливать электроэнергию в аккумуляторных батареях и через инвертор преобразовывать в напряжение 220 В для подключения стандартных бытовых приборов.