Солнечная батарея - несколько объединенных солнечных модулей (панелей) - фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) - полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
Стандартная солнечная батарея:- состоит из нескольких ( например 72) монокристаллических фотоэлектрических преобразователей одинакового размера (например 125·125 мм и выше), заламинированных между 2 листами пленки и защищенных закаленным стеклом высокой прочности и прозрачности (например, толщиной 4 мм);
- мощность 1 батареи - около 200 Вт.
Солнечный модуль
Солнечный модуль - устройство для преобразования солнечной энергии в электрическую.Технология преобразования энергии:
- фотоны солнечного света попадают на кремниевую пластину, где поглощаются;
- под действием фотонов электроны получают дополнительную энергию, достаточную для движения;
- электроны начинают двигаться по электрической цепи;
- движение электронов создает электрический ток.
- фотогальванические элементы (кремниевые пластины);
- подложка - стеклянная или пластиковая основа;
- контактные провода;
- антирефлекторное покрытие;
- защитное стекло;
- инвертор - ключевой элемент, преобразующий постоянный ток от солнечных панелей в переменный ток, пригодный для использования.
- монокристаллические: КПД до 25%, эксплуатационный период до 30 лет, высокая эффективность;
- поликристаллические: дешевле монокристаллических, меньше КПД, больше занимаемая площадь;
- тонкопленочные: более гибкие и легкие, КПД - до 15%, эксплуатационный период до 15 лет;
- концентраторные: КПД более 40%, высокая эффективность, требовательность к условиям работы.
Наиболее эффективны в производстве солнечных батарей монокристаллические элементы, поскольку они имеют наивысшую эффективность преобразования энергии.
Кремниевый монокристалл выращивают, медленно вытягивая из кремниевого расплава, методом Чохральского.
Полученные слитки режутся на пластины толщиной до 0,4 мм.
Чем больше размер пластины, тем выше мощность и ниже стоимость, поэтому растет производство пластин большего размера: от 25 мм до 200 мм.
Перовскитовые пластины
Перовскитные солнечные элементы по электропроводности соответствуют кремниевым пластинам. Однако эффективная ширина поглощающего спектра у перовскита (титана кальция) во много раз больше. То есть перовскитная пластинка в 1 мкм поглощает такое же количество излучения, что и кремниевая пластинка толщиной 180 мкм. Развитие тонкопленочных технологий обеспечивает ныне интерес к использованию перовскита в солнечных батареях. Добавим, что добыча кремния и производство пластин дороже, чем из перовскита.В отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя, солнечная батарея, состоящая из солнечных панелей, производит непосредственно электричество.
Однако для производства электричества из солнечной энергии используются и солнечные коллекторы: собранную тепловую энергию можно использовать и для вырабатывания электричества.
Крупные солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.), называются гелиоэлектростанции (ГЕЭС) или СЭС.
Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios - Солнце).
Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях.
Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.
