Как работают солнечные батареи?

Еще недавно фотопанели применяли только в космической отрасли, но теперь солнечные технологии добрались до повседневной жизни и используются во многих вещах – от калькуляторов до мира моды. А в странах, где жаркий климат и лето длится почти круглый год, установки для получения электричества из света являются самым популярным способом экономии на коммунальных услугах. Солнечные батареи в Днепре или любом другом городе Украины также способны сберечь значительную часть бюджета и окупиться всего через несколько лет.

Как устроен солнечный коллектор

Обильный солнечный свет может служить источником проблем, но он также способен решить многие задачи. Считается, что Архимед сжег флот римлян, приказав направить на паруса сконцентрированный пучок света, сфокусировав на враге множество то ли зеркал, то ли начищенных до блеска щитов.

Но впервые реальную пользу эти технологии стали давать лишь в прошлом веке. Люди научились использовать не только свет, но и тепло. Такие устройства называются солнечные коллекторы, и с их помощью можно получать не только горячую воду, но и отапливать помещения. Их устройство довольно простое: теплоноситель (вода, воздух или любой другой) нагревается от поглощающего тепло солнца материала.

Однако тепловая энергия не может быть сохранена про запас или транспортирована на большие расстояния.

Но существует и другой, более сложный способ использования энергии солнца. Растения еще задолго до появления людей научились преобразовывать свет в энергию посредством фотосинтеза. Нам он пока недоступен, однако придумана другая технология, которая также позволяет извлекать выгоду из солнечного света.

Как работают солнечные панели

Накоплению и транспортировке солнечная энергия может подвергаться лишь в виде электричества. Оно может быть помещено в аккумулятор либо передано по проводам туда, где оно необходимо, с минимальными потерями. Поэтому именно этот способ преобразования солнечного света стал наиболее популярным.

Превращение солнечного света происходит внутри фотоэлементов. Самыми распространенными солнечными батареями являются кремниевые. В обычной жизни кремний можно также найти – это песок. Кристаллы кремния выращивают в лаборатории, где придают им форму, а затем нарезают на пластины толщиной всего в двести микрон (это примерно 3-4 человеческие волосины). На полученную пластину с одной стороны наносят тончайший слой фосфора, а с другой стороны – бора. На фосфорной стороне появляется избыток свободных электронов, а на борной – их недостаток. Такое сочетание сред в физике называют p-n переходом.

Когда фотоны света попадают на кремниевую пластину, то они вышибают электроны фосфора к электронам бора. Такой поток электронов – это и есть электрический ток. С пластины он собирается посредством металлических дорожек.

Одна такая пластинка маломощная и едва сможет дать достаточно энергии для карманного фонарика, поэтому их собирают в системы – солнечные батареи. Их делают более прочными за счет армирования и покрывают стеклом для защиты. В таком виде солнечные панели и попадают в магазины Днепра, где их может приобрести любой желающий.

Однако у них есть ограничение – энергия не вырабатывается ночью, также производительность падает во время облачности или дождя. Однако это легко решается установкой аккумуляторов, которые накапливают электричество в дневное время.

Так что главным отличием солнечных панелей от коллекторов является использование света, а не тепла. Те, у кого есть возможность, нередко ставят у себя дома или на предприятиях гибридные солнечные коллекторы, которые объединяют в себе преимущества обоих способов использования солнечной энергии. Это позволяет экономить немалые деньги при постоянно растущей стоимости коммунальных услуг.