Желание сохранить землю и ее богатства для потомков заставило человечество искать альтернативные источники энергии. Одним из них являются фотоэлектрические элементы. Принцип работы этих устройств заключается в накоплении и преобразовании солнечной радиации в электрический ток. При этом сами батареи – это всего лишь набор соединенных между собой и заключенных в металлическую раму отдельных элементов.
Они используются сегодня в самых различных сферах деятельности человека: от уличных светильников до космических аппаратов. Но все же наибольшее распространение такие устройства имеют в энергетической отрасли. На полученном от них электричестве работают солнечные автономные электростанции. Поэтому стоит узнать об этих изделиях как можно больше, чтобы решить нужны ли они в вашем доме.
Первые солнечные панели
Впервые явление, когда энергия света преобразуется в электричество открыли в 1839 году и назвали фотовольтаическим эффектом. Но первые солнечные ячейки появились лишь в 1954 г. Они были изготовлены из кристаллов кремния и стали прообразом современных панелей.
Что касается сферы их применения, то она ограничивалась космической отраслью. И только энергетический кризис 1970 годов ускорил процесс развития производства таких панелей и изучения возможности применять их в быту.
Смотрим видео, устройство и сфера применения:
В современном обществе эти элементы завоевывают все большую популярность, так в 1982 году был создан первый автомобиль на солнечных батареях. Это связано с расширением сферы их применения, а также возможностью сократить расходы на электричество, так как получаемая с их помощью энергия совершенно бесплатна.
Их виды и принцип действия
Современная промышленность научилась выпускать фотоэлектрические элементы различных типов. Они зависят от применяемых при изготовлении материалов. Самое большое распространение получили автономные солнечные батареи, произведенные на основе монокристаллического кремния. Для этого материал очищается, расплавляется, чтобы потом быть кристаллизованным в слитках.
От них впоследствии отрезаются тонкие пластины, которые составляют солнечную панель. Они имеют однотонную поверхность практически черного цвета. Внутри кремния находится сетка из металлических электродов. Эффективность солнечных электростанций, собранных на основе этого материала составляет около 19%. Что касается производительности, то в процессе эксплуатации она будет постепенно снижаться на 0,5%. Поэтому общий срок службы для таких устройств составляет полвека.
Следующим видом солнечных батарей являются модели, созданные на основе поликристаллического кремния. Для их производства используется менее качественный, но в то же время дешевый кремний, а технология изготовления принципиальных отличий не имеет. Эффективность работы автономного освещения на таких солнечных батареях несколько меньше и составляет не более 15% однако это не делает их менее популярными.
Смотрим видео, виды и типы панелей:
Принципиально похожи на два предыдущих типа и изготовленные из ленточного кремния пластины. Они отличаются лишь способом получения, так как не нарезаются, а наращиваются в виде ленты. Кроме того, в них используется антибликовое покрытие, которое придает радужную окраску. Но широкого распространения такие солнечные батареи не получили.
Еще один способ получения пластин заключается в напылении в вакууме тончайших слоев аморфного кремния на пластик или металл. Этот вид солнечных пластин считается самым дешевым, но имеет недостаток. Слои кремния очень быстро выгорают на свету. Причем даже самые качественные панели этого типа имеют эффективность всего 9% и их использование экономически не выгодно.
Тонкопленочные солнечные батареи производятся из различных веществ:
- Аморфного кремния;
- Медно-галлиевого состава;
- Теллур-кадмия.
Они отличаются повышенной гибкостью и могут использоваться для создания модулей для ноутбуков, которые легко складываются и удобны в поездке. Однако для обеспечения электричеством дома они не подходят так как имеют небольшой срок службы. среди них наибольшей эффективностью обладают теллур-кадмиевые панели. Они имеют невысокую стоимость, но не пользуются спросом, так как имеют проблему – использование токсичного кадмия.
Кроме перечисленных выше видов солнечных батарей есть и другие, но они пока еще не получили широкого распространения, хотя и являются перспективными.
На какие параметры следует обращать внимание
Система электроснабжения, в которой используются солнечные панели кажется простой, но это обманчивое впечатление. Так как в ней должны быть сбалансированы между собой все элементы. Сначала нужно выяснить необходимое количество энергии, определив для этого пиковую мощность и ожидаемое суточное энергопотребление.
Смотрим видео, критерии выбора:
Для каждого объекта оно будет свое, ведь сегодня не только в быту используется такое оборудование, есть даже автомобиль на солнечных панелях. И только исходя их полученных данных можно выбрать подходящий вид солнечных панелей. При этом должны быть учтены их следующие характеристики:
- Геометрия;
- Номинально выходное напряжение;
- Тип фотоэлементов.
Первый параметр определяется условиями установки, поэтому в каждом конкретном случае она будет своя. Единственный совет в этом вопросе касается выбора между одной большой или несколькими маленькими элементами. В таком случае специалисты рекомендую остановиться на крупной, так как будет меньше внешних соединений, что гарантирует высокую надежность солнечной электростанции.
При необходимости панели могут объединяться в последовательную конструкцию, которая затем коммутируется параллельно. Но в данном случае все элементы должны относится к одному типу.
Напряжение у солнечных панелей бывает двух типов:
- 12;
- 24 В.
Здесь выбор на стороне моделей с наибольшим выходным параметром, поскольку у него рабочие токи будут вдвое меньше. Если сравнивать две панели с одинаковой мощностью и разными напряжениями одного производителя, то они отличаются только внутренней коммутацией фотоэлементов.
Поскольку сегодня существует большое количество типов элементов, которые используются повсеместно, включая автономные фонари на солнечных батареях, то многие затрудняются с выбором. Однако специалисты рекомендуют пользоваться моно- или поликристаллическими, как имеющими наибольший КПД.
При этом поликристаллические стоят дешевле, но если сравнивать цену за ватт для обоих типов, то она получается практически одинаковой. В связи с этим большинство потребителей предпочитают монокристаллические, которые способны обеспечивать номинальное напряжение дольше при снижении освещенности.
Особенности использования солнечных панелей
Мало правильно выбрать оборудование, необходимо еще грамотно его установить и подключить. Что же касается применения солнечных панелей, то они сегодня используются во многих сферах деятельности человека. Однако наибольшее распространение они получили в качестве альтернативных источников энергии. Установка такого устройства на крышу дома сделает его полностью независимым от центральных электросетей.
Кроме того, сегодня уже становится реальной возможность купить автомобиль на солнечных батареях. Столь широкая популярность этих элементов объясняется тем, что они не требуют топлива, совершенно бесшумны и способны длительный срок работать без аварий. А кроме того солнечный свет есть практически везде, что делает панели общедоступными.
Загрузка...
