Реклама

Чтобы была возможность в любой момент зарядить какое-нибудь переносное устройство, например, GPS-навигатор если поблизости нет сети, и были придуманы солнечные батареи. Возникновение электрического тока на металлической поверхности, освещенной солнечным светом, называемое фотоэлектрическим эффектом было открыто в семидесятых годах XIX столетия, а в тридцатых годах прошлого века была предложена идея использовать полупроводниковые фотоэлементы.

Однако, КПД (коэффициент полезного действия) применяемых тогда материалов не превышал 1%. Иными словами, в электричество было возможно превратить лишь сотую часть световой энергии, что составляло чуть более 10 Вт с одного квадратного метра. С развитием технологий КПД удалось повысить до 10-15% и, в итоге, в США были созданы солнечные батареи, похожие на современные, которые в 1959 г. были установлены на одном из первых спутников. В восьмидесятые годы прошлого столетия было налажено промышленное производство и были построены первые солнечные электростанции. КПД солнечных батарей к 1989 г. удалось повысить до 30%. Можно считать, что именно с их появлением открылась эра портативных солнечных батарей. Современные образцы имеют КПД более 40%, но их массовое производство пока еще дорого.

Энергия солнечного излучения имеет достаточно большую мощность – более 1000 Вт/кв.м. Этой энергии вполне достаточно, чтобы использовать для человеческих нужд: получение тепла, света, электрической энергии. Солнечная батарея, образно говоря, представляет собой преобразующий световую энергию в электрическую фотоэлектрический генератор. Чтобы получить ток нужной силы и напряжения, солнечные батареи (модули, панели) соединяют между собой в цепи последовательным или параллельным способом.

Наиболее популярными в данный момент являются объединенные в пластины солнечные элементы, изготовленные из кремниевых пластин. Чтобы защитить пластины от воздействия внешней среды, их покрывают специальным стеклом с поверхностью, обладающей антиотражающей способностью, а также делают герметичными.

Кроме кремниевых, последнее время становятся популярными солнечные элементы, в качестве материала для изготовления которых применяют, так называемый, аморфный кремний. Они отличаются необыкновенной пластичностью – их можно гнуть, не опасаясь повреждений, в отличие от солнечных панелей из кристаллического кремния, которые более хрупкие и более тяжелые. Зато последние имеют КПД больше в полтора-два раза и более долговечные, ведь любая батарея со временем начинает «выгорать». В условиях средней полосы срок их службы может составлять несколько лет, а в условиях пустыни уже спустя 600 часов работы отмечается снижение эффективности на 15%.

Существует еще одно отличие между разнотипными батареями – эффективный диапазон длин волн, при которых их КПД максимален. Кристаллические элементы способны выдавать электричество даже при освещении обычными лампами накаливания, поскольку работают ближе к красной части спектра, а гибкие, работающие ближе к ультрафиолетовой части – прекрасно чувствуют себя в горах, где избыток ультрафиолета.

Количество энергии, вырабатываемойбатареей, зависит от угла, под которым падают солнечные лучи и от мощности самой батареи. Естественно, наилучший эффект достигается летом в безоблачную погоду при падении солнечных лучей перпендикулярно плоскости батареи. А использование совместно солнечной батареей аккумулятора позволяет пользоваться энергией в любое время суток.