Устройство солнечной батареи

Солнечная батарея является источником экологически чистой энергии, генерирующим электромагнитное излучение солнца.
Устройство включает фотоэлементы, представляющие собой полупроводники, превращающие энергию солнца в электричество. Цепь, состоящую из этих элементов, называют солнечной батареей.

Типы батарей

На данном этапе развития науки учёные выделяют три типа солнечных батарей:

• • Обывателем первый тип батареи воспринимается как простой гаджет. Ведь они используются для подзарядки карманных персональных компьютеров и сотовых телефонов. Обладают малой мощностью и высокой ценой.
• • Второй тип — это солнечные панели, с комплектом закреплённых фотопластин. Такие батареи представляют собой
  заготовку для более сложных и практичных устройств.
• • Батареи, изготавливаемые для энергоснабжения в полевых условиях. Импортные модели могут похвастаться хорошим дизайном, высоким качеством и привлекательной стоимостью. Отечественный производитель отличается варьирующимся качеством производства и разрозненным уровнем цен.

Историческая справка

Впервые явление фотоэффекта исследовал французский физик Эдмон Беккерель в 1839 г. Через два года благодаря Улиллоуби Смиту мысль великого учёного получила своё развитие. Однако высокого уровня исследования солнечных элементов достигли только к середине XX века.

Способы сохранения энергии

Учёным удалось решить нетривиальную задачу сохранения солнечной энергии. Выработанный батареей ресурс можно сохранять в виде потенциальной энергии воды и воздуха, в электрохимических и тепловых аккумуляторах. Последний является наиболее распространённым и практически применимым типом хранения.

Устройство солнечной батареи

Принципы работы солнечной батареи заключены в полупроводнике и двух соединённых пластинах. Пластины, сделанные из природного минерала, позволяют при добавлении примесей получить элементы с различными химическими свойствами. Одна из пластин имеет избыток внешних электронов (слой n), а другая – их недостаток (слой p).

Граница приложения пластин создаёт запирающую зону, которая препятствует переходу заряженных частиц между слоями.

Если подсоединить аккумулятор, то появившееся поле заставит электроны преодолеть её. Следовательно, по проводнику потечёт ток.

Похожее явление наблюдают при влиянии солнечных лучей на полупроводник. Фотон света влетает в слои p и n. Он передаёт свою энергию частицам и разбивает атом на протоны и электроны. С полученной энергией электроны могут преодолеть запирающую зону, переходя из слоя p в слой n. Места с отсутствующими электронами, наоборот — из n в p.
В результате работы электрического поля и совершённых переходов возникает разность потенциала.

Сила тока в элементе зависит от разных причин, в том числе от:

• • площади фотоэлемента;
• • силы светового излучения;
• • коэффициента полезного действия устройства;
• • периода использования.

Подведём итоги: плюсы и минусы использования

Главным минусом использования солнечной батареи является небольшая мощность и необходимость обширной зоны для эксплуатации. На 1 м² мощность излучения составляет 1350 Вт, без атмосферной потери.
Сменяемость дня и ночи делает работу батареи цикличной. Избежать этого позволяет подключение сторонних приборов: аккумулятора и стабилизатора, поддерживающих на участке напряжение и силу тока.
Но солнечная батарея — это альтернативный источник электроэнергии. Объединив работу электроаккумулятора и принцип действия солнечного элемента, можно получить самостоятельную систему электроснабжения, использование которой возможно в местах с малой потребностью в электрических мощностях.

Видео от Discovery Channel