Солнечные батареи – альтернативный источник энергии

Развитие и существование современного общества невозможно представить без электроэнергии. Она является источником света и тепла, обеспечивает работу всей техники, созданной людьми. К сожалению, запасы природных ископаемых: нефти, природного газа и угля, которые используются для получения электроэнергии, ограничены. Поэтому человечеству в скором времени придется полностью перейти на неисчерпаемые источники энергии: воду, ветер и Солнце.

Во многих странах уже долго и успешно работают ветряные, приливные и гидроэлектростанции. И лишь сравнительно недавно ученые создали устройство, способное превращать энергию Солнца в электричество. Первая солнечная батарея была изготовлена в 1883 году американским изобретателем Чарльзом Фриттсом, ее эффективность составляла 1%. Рассел Ол в 1946 году запатентовал солнечную батарею современного типа. А в 1954 году инженеры Лаборатории Белла создали солнечные батареи с высокой эффективностью, используя в качестве полупроводника кристаллический кремний. С того времени они начали завоевывать популярность.

Солнечная батарея – это фотоэлектрический преобразователь, способный превратить энергию Солнца в электрический ток. Пластины для солнечной батареи изготавливаются из кристаллического кремния. В зависимости от технологии производства выделяют монокристаллические, поликристаллические и аморфные типы солнечных элементов. Они различаются расположением атомов кремния в кристалле, эффективностью и ценой. Самый высокий КПД у монокристаллических устройств – до 22%, но стоят они дороже, чем остальные типы солнечных батарей. У поликристаллических элементов КПД достигает 17%, они дешевле в производстве. Аморфный кремний, не смотря на самую низкую результативность – 10% КПД, обладает гибкостью за счет маленькой толщины. Чтобы снизить чувствительность кремния к изменениям температуры окружающей среды, добавляют медь, галлий, кадмий, селен. В последнее время в производстве солнечных батарей используются теллурид кадмия и медь-индий-диселенид.

Фотоэлектрический элемент солнечной батареи состоит из нескольких слоев: верхний слой изготавливается из металлической сетки, под ней расположены две кремневые пластины, соприкасающиеся друг с другом, нижний слой – металлическое покрытие. Солнечные лучи проходят через первый слой сетки и передают электронам кремневого полупроводника дополнительную энергию, приводя их в движение. Образовавшийся электрический ток по металлическому покрытию выводится из батареи.

Солнечная батарея изготовлена из солнечных ячеек, которые соединяются в серии, образуя солнечные модули. Эти конструкции сверху закрываются противобликовым стеклом, чтобы уменьшить отражение солнечных лучей и защитить от повреждений. Снизу защищаются пластиковой крышкой. Группа солнечных модулей, которая называется панелью, устанавливается на специальное устройство, поворачивающееся по направлению к солнечным лучам. За счет большой площади поверхности увеличивается мощность солнечной батареи. Электроэнергия с солнечной панели, пройдя через инвертор напряжения, поступает к потребителю или запасается в аккумуляторе.

Согласно расчетам производителей, солнечные батареи могут прослужить более 20 лет, они не нуждаются в специальном обслуживании и устойчивы к механическим воздействиям. Их производительность относительно других источников электроэнергии намного меньше и зависит от ряда факторов: погоды, времени года и суток, географической широты, зато им не требуется дорогостоящее топливо, так как работают на бесплатном солнечном свете.

Высокая цена на солнечные батареи делает их недоступными для простого потребителя, однако с каждым годом стоимость снижается. Происходит это в результате внедрения новых технологий и использования более дешевых материалов, что позволяет снизить финансовые затраты на производство.

Солнечные батареи соответствуют высоким требованиям экологической безопасности. Они безвредны для окружающей среды, так как не образуют опасные вещества, и при их установке не нарушается ландшафт местности.