Прынцып працы сонечнай батарэі і яе прылада

Адносна нядаўна лічылася фантастычнай сама ідэя забяспечваць прыватныя дамы электрычнасцю аўтаномна. Сёння гэта аб'ектыўная рэальнасць. У Еўропе сонечныя батарэі выкарыстоўваюцца ўжо працяглы час, бо гэта практычна невычэрпны крыніца таннай энергіі. У нас атрыманне электрычнасці ад такіх прыладаў толькі здабывае папулярнасць. Дадзены працэс адбываецца не занадта хутка, і віной таму - высокі кошт іх.

Прынцып працы сонечнай батарэі заснаваны на тым, што ў двух крамянёвых пласцінах, пакрытых рознымі рэчывамі (борам і фосфарам), пад дзеяннем сонечнага святла ўзнікае электрычны ток. У пласціне, якая пакрыта фосфарам, з'яўляюцца свабодныя электроны. Адсутныя часціцы ўтвараюцца ў тых пласцінах, якія пакрытыя борам. Электроны пачынаюць рухацца пад дзеяннем святла сонца. Такім чынам, утвараецца электрычны ток у сонечных батарэях. Тонкія жылы з медзі, якімі пакрыта кожная батарэя, адводзяць ад яе ток і накіроўваюць па прызначэнні.

З дапамогай адной пласціны можна сілкаваць энергіяй невялікую лямпачку. Выснова напрошваецца сам сабой. Для таго, каб сонечныя батарэі забяспечвалі дом электрычнасцю дастатковай магутнасці, трэба каб іх плошча была даволі вялікі.

крамянёвыя механізмы

Такім чынам, прынцып працы сонечнай батарэі зразумелы. Ток выпрацоўваецца пры ўздзеянні ультрафіялетавага святла на спецыяльныя пласціны. Калі ў якасці матэрыялу для стварэння такіх пласцін выкарыстоўваецца крэмній, то батарэі называюцца крамянёвымі (або кремневодородными).

Падобныя пласціны патрабуюць вельмі складаных сістэм вытворчасці. Гэта, у сваю чаргу, моцна ўплывае на кошт вырабаў.

Крамянёвыя сонечныя батарэі бываюць розных тыпаў.

монакрышталічнага пераўтваральнікі

Ўяўляюць сабой панэлі са скошанымі кутамі. Іх колер заўсёды чыста чорны.

Калі казаць пра монакрышталічнага пераўтваральніках, то прынцып працы сонечнай батарэі коратка можна ахарактарызаваць як сярэдне эфектыўны. Усе вочкі святлоадчувальных элементаў такой батарэі накіраваныя ў адзін бок. Гэта дазваляе атрымаць самы высокі вынік сярод падобных сістэм. ККД батарэй гэтага тыпу дасягае 25%.

Мінусам з'яўляецца тое, што такія панэлі павінны быць заўсёды звернутыя асабовым бокам да сонца.

Калі сонца хаваецца за хмарамі, апускаецца да гарызонту, ці яшчэ не паспела ўзысці, то батарэі будуць выпрацоўваць ток даволі слабой магутнасці.

полікрышталічнага

Пласціны гэтых механізмаў заўсёды квадратныя, цёмна-сіняга колеру. У склад іх паверхні ўключаны неаднародныя крышталі крэмнія.

ККД полікрышталічнага батарэй не настолькі высокі, як у монакрышталічнага мадэляў. Ён можа дасягаць 18%. Аднак гэты недахоп кампенсуецца добрымі якасцямі, пра якія будзе сказана ніжэй.

Прынцып працы сонечнай батарэі гэтага тыпу дазваляе вырабляць іх не толькі з чыстага крэмнію, але таксама з другасных матэрыялаў. Гэтым тлумачацца некаторыя дэфекты, якія сустракаюцца ў абсталяванні. Адметнай асаблівасцю механізмаў дадзенага тыпу з'яўляецца тое, што яны могуць досыць эфектыўна выпрацоўваць электрычны ток нават пры пахмурным надвор'і. Такое карысная якасць робіць іх незаменнымі ў месцах, дзе рассеяны сонечнае святло з'яўляецца звычайным паўсядзённым з'явай.

Аморфныя панэлі з крэмнію

Аморфныя панэлі танней астатніх, гэта абумоўлівае прынцып працы сонечнай батарэі і яе прылада. Кожная панэль складаецца з некалькіх найтонкіх слаёў крэмнію. Іх вырабляюць шляхам напылення часціц матэрыялу ў вакууме на фальгу, шкло ці пластмасу.

ККД панэляў значна менш, чым у папярэдніх мадэляў. Ён дасягае 6%. Крамянёвыя пласты даволі хутка выгараюць на сонца. Ужо праз паўгода выкарыстання гэтых батарэй іх эфектыўнасць ўпадзе на 15%, а часам і на ўсе 20.

Два гады працы цалкам вычарпаюць рэсурс дзеючых рэчываў, і панэль трэба будзе мяняць.

Але ёсць два плюсы, з-за якіх гэтыя батарэі ўсё ж купляюць. Па-першае, яны працуюць нават у пахмурнае надвор'е. Па-другое, як ужо гаварылася, яны не такія дарагія, як іншыя варыянты.

Фотопреобразователи гібрыднага тыпу

Аморфны крэмній з'яўляецца асновай для размяшчэння мікракрышталяў. Прынцып працы сонечнай батарэі робіць яе падобнай на полікрышталічнага панэль. Адрозненне батарэй такога тыпу складаецца ў тым, што яны здольныя выпрацоўваць электрычны ток большай магутнасці ва ўмовах безуважлівага сонечнага святла, напрыклад, у пахмурны дзень або на світанні.

Акрамя таго, батарэі працуюць пад уздзеяннем не толькі сонечнага святла, але і ў інфрачырвоным дыяпазоне.

Палімерныя плёнкавыя сонечныя пераўтваральнікі

У гэтай альтэрнатывы панэляў з крэмнію ёсць усе шанцы заняць якое лідыруе становішча на рынку сонечных батарэй. Яны нагадваюць плёнку, якая складаецца з некалькіх слаёў. Сярод іх можна вылучыць сетку алюмініевых правадыроў, палімерны пласт актыўнага рэчывы, падкладка з арганікі і ахоўнай плёнкі.

Такія фотаэлементы, аб'яднаныя адзін з адным, ўтвараюць плёнкавую сонечную батарэю рулоннага тыпу. Гэтыя панэлі лягчэй і кампактней крамянёвых. Пры іх вырабе не выкарыстоўваецца дарагі крэмній, і сам працэс вытворчасці не такое затратнае. Гэта робіць рулонную панэль танней ўсіх іншых.

Прынцып працы сонечнай батарэі робіць іх ККД не занадта высокім.

Ён дасягае 7%.

Працэс вырабу панэляў гэтага тыпу зводзіцца да шматслаёваму друкавання на плёнку фотаэлемента. Вытворчасць наладжана ў Даніі.

Яшчэ адным перавагай з'яўляецца магчымасць рэзаць рулонную батарэю і падганяць яе пад любы памер і форму.

Мінус толькі адзін. Батарэі толькі пачалі вырабляць, таму яшчэ даволі няпроста імі абзавесціся. Але ёсць падстава меркаваць, што гэтыя элементы хутка здабудуць заслужаную добрую рэпутацыю сярод спажыўцоў, што дасць вытворцам магчымасць наладзіць вытворчасць у больш буйных маштабах.

Ацяпленне сонечнай энергіяй дамоў

Прынцып працы сонечнай батарэі для ацяплення дома кардынальна адрознівае іх ад усіх апісаных вышэй прыстасаванняў. Гэта зусім іншую прыладу. Апісанне варта ніжэй.

Галоўнай дэталлю ацяпляльнай сістэмы, якая працуе на энергіі сонца, з'яўляецца калектар, які прымае яго святло і ператвараць яго ў кінэтычную энергію. Плошча гэтага элемента можа вар'іравацца ад 30 да 70 квадратных метраў.

Для мацавання калектара выкарыстоўваецца спецыяльная тэхніка. Паміж сабой пласціны злучаныя металічнымі кантактамі.

Наступным кампанентам сістэмы з'яўляецца назапашвальны бойлер. У ім адбываецца трансфармацыя кінэтычнай энергіі ў цеплавую. Ён удзельнічае ў награванні вады, литраж якой можа дасягаць 300 літраў. Часам такія сістэмы падтрымліваюцца дадатковымі катламі на сухім паліве.

Завяршаюць сістэму сонечнага ацяплення насценныя і падлогавыя элементы, у якіх па тонкім медным трубах, размеркаваным па ўсёй іх плошчы, цыркулюе нагрэтая вадкасць. Дзякуючы нізкай тэмпературы запуску панэляў і раўнамернасці цеплааддачы, памяшканне выграваецца досыць хутка.

Як працуе сонечнае ацяпленне?

Давайце падрабязна разгледзім прынцып працы сонечных батарэй ад ультрафіялетавага святла.

Паміж тэмпературай калектара і назапашвальнага элемента з'яўляецца розніца. Носьбіт цяпла, што часцей за ўсё з'яўляецца вадой, у якую дададзены антыфрыз, пачынае цыркуляваць аб сістэме. Здзяйсняная вадкасцю праца з'яўляецца менавіта кінэтычнай энергіяй.

Па меры праходжання вадкасці праз пласты сістэмы кінэтычная энергія пераўтвараецца ў цяпло, якое і выкарыстоўваецца для ацяплення дома. Гэты працэс цыркуляцыі носьбіта забяспечвае памяшканне цяплом і дазваляе захоўваць яго ў любы час сутак і года.

Такім чынам, мы высветлілі прынцып працы сонечных батарэй.