Типы солнечных фотоэлементов

// // Интересное в сети //

Первоначально солнечная энергетика, появившаяся с появлением полупроводников, а кто не знает, это было совсем недавно, воспринималась как нечто футуристическое. 

 

Первое практическое применения солнечные панели нашли себя как источник электричеств в космосе. Орбитальная станция удовлетворяет все свои нужды с огромных панелей, космические посланники на другие планеты, передвигаются исключительно на солнечной энергетике.

Время шло, технологии развивались и стремительно дешевели. Солнечная энергетика стремительно входит в быт. Сначала на мало потребляющие устройства, например, калькуляторам вполне хватает маленького фотоэлемента для работы процессора и отображения результата в обычных комнатных условиях. Потом фотоэлементами, благодаря Китайским производителям, начали заряжать мобильные девайсы, освещать садовые дорожки. В местах, где нет доступа к стационарным источникам электричества, технологическое оборудование работает от солнечных панелей. Сейчас стоимость необходимого оборудования для солнечной энергетики настолько снизилась, что она приходит в обычные частные дома.

Принцип действия солнечных фотоэлементов

Отдельные элементы, которые поглощают свет и из него формируют электричество с некоторым КПД, в зависимости от материала, состоят преимущественно из кремния. Сам по себе этот материал максимально дешев, просто составляющая обычного песка, но вот из песка не добыть электричество. 

Кремний требуется выделить в чистом виде, кристаллическом. Это достаточно сложный и высокотехнологический процесс. За счет совмещения двух кремниевых пластин, с легированием редкоземельными элементами, на границе возникает потенциал. 

Под действием солнечной радиации, падающей на них, электроны высвобождаются и образуется ЭДС. Насколько эффективно проходит процесс преобразование, зависит от материала и способа его физической организации на пластине. Отсюда и различные типы солнечных панелей.

Типы солнечных панелей

Возможно, существует большее количество типов панелей, чем будет рассмотрено, но они пока не так распространены. Основные, которые вполне доступны и их можно купить, следующие:

- Монокристаллические. Они на сегодня производятся в наибольшем объеме. Соответственно и то, что обычно можно увидеть, это как раз такие солнечные панели. Состоят из отдельных кремниевых ячеек, спрятанных в единый корпус. Они имеют малый вес, толщину, устойчивы к деформации, имеют наибольший КПД. Основной минус, быстрая деградация, потребность в интенсивном свете и сильное нелинейное падение КПД с падением освещенности. Достаточно дороги в производстве.

- Поликристаллические. Другое название солнечных панелей – мульти кристаллические, стремительно набирают темпы выпуска. Несмотря на КПД ниже предыдущего типа, эти панели значительно дешевле, на производство не требуется чистый кремний, допускается некоторый процент примесей.

- Тонкопленочные. Поскольку световая радиация, для выработки электронов, должна проникнуть до границы стыка пластин кремния с различной проводимостью, то слабый свет просто не может активизировать процесс. В тонкопленочных фотоэлементах эта проблема решена, но в ущерб КПД, который упал примерно в два раза. Большим плюсом можно назвать гибкость готовой батареи.

Использование солнечных фотоэлементов

Непосредственно солнечная панель умеет вырабатывать ток, но полученное напряжение совершенно не пригодно, оно слишком малое. Для его повышения до приемлемых величин, выпускаются специальные контроллеры заряда. Они, потребляя ток с фотоэлементов, преобразуют его в ток заряда аккумулятора. 

Кроме того, без аккумулятора нельзя обеспечить постоянное поступление электричества пользователю, независимо от освещенности. Таким образом, любая солнечная электростанция состоит из трех элементов, обеспечивающих их практическое использование – фотоэлектрическая панель, контроллер заряда, аккумулятор.