Солнечные батареи: история появления и преимущества

Несмотря на витавшую в воздухе идею применения солнечной энергии, реализовать её до девятнадцатого столетия было технически невозможно. Первый шаг в данном направлении сделал А.Э. Беккерель, описавший в 1839 году фотогальванический эффект, но потребовалось еще почти полвека до представления первого прибора, функционирующего на основе энергии солнца. Чарльз Фриттс в 1883 году презентовал фотоэлемент, сделанный из селена и золота. Полноценные прототипы были представлены на Парижской международной выставке, например, О. Мушо продемонстрировал инсолятор, способный направлять лучи через зеркала на паровой котел. Стоит заметить, что первые приборы радикально отличались от того, что мы сейчас понимаем под солнечными батареями.

До момента, когда удалось изобрести устройства, способные трансформировать из солнечной энергии электроэнергию прошло еще немало времени. Причем первые модели панелей отличались большими габаритами, высокой ценой и низкими показателями КПД – от 1% до 6%. Увеличить показатель до 10% получилось в 70-х годах 20 века, что стимулировало продолжать исследования и активно применять такие источники энергии. Но все равно их использование не было массовым (преимущественно их задействовали в производстве косметики), и только после изобретения нового типа батарей с КПД свыше 20% началась их тотальная популяризация. 

Как устроены батареи нового поколения?

Сегодня о солнечных панелях говорят на каждом шагу, но мало кто точно представляет, как именно они функционируют и из каких компонентов состоят. В принципе в конструкции нет ничего сложного, если не вникать в детали:

• батарея преобразует энергию;
• аккумулятор со специальным устройством контролирует заряд;
• инвертор отвечает за трансформацию тока (из постоянного в переменный). 

Внутри солнечные батареи состоят из фотоэлементов, которые в основном производятся из кремния. Между собой преобразователи соединены в цепь параллельно и последовательно для достижения максимального увеличения тока, напряжения и мощности устройства. Примечательно, что даже если один компонент сломается, то батарея не отключится, хотя и выработка электроэнергии будет меньше. 

Сфера применения солнечных панелей огромная. Их используют для:

• электропитания частных домов;
• электрооборудования всевозможного назначения, в том числе промышленных агрегатов;
• питания автомобилей и спецтехники.

Как вырабатывается электричество?

Неспециалисту сложно понять все нюансы функционирования солнечной панели, но в целом процесс состоит из нескольких этапов:

1. Внутри панели есть две пластины из кремния, одна с фосфорным покрытием, дающая лишние отрицательно заряженные электроны, а вторая со слоем бора, где есть недостаток таких частиц. Лучи солнца активируют создание новых «дыр» и отрицательных зарядов, а постоянное движение электронов создает электрический ток.
2. Полученный ток по медным жилам транспортируется непосредственно к потребителю энергии (к какому-то прибору) либо перемещается в аккумулятор для накопления и последующего использования.
3. Чтобы обеспечивать питание устройств, работающих на переменном токе, задействуется инвертор. 

Главные преимущества  

Альтернативные источники энергии приобретают в мире все большее распространение, и многие отдают предпочтение именно солнечным батареям. Почему? Все благодаря наличию у них некоторых важных особенностей:

1. Стопроцентная экологичность – такой вид энергии не оказывает пагубного влияния на природу и здоровье людей.
2. Обретение энергетической независимости. Если в вашем распоряжении есть солнечная электростанция, то не придется иметь дело с необоснованно растущей стоимостью электричества, отключениями за неуплату, перебоями во время аварий и профилактических работ и т.д. Солнечные панели станут отличным вариантом для тех, кто обустраивает дачу или производство в удаленной от крупных городов местности, где отсутствует централизованная сеть энергоснабжения.
3. Минимальные затраты на электроэнергию. Безусловно, изначально потребуется вложить деньги в проектирование, закупку и установку компонентов системы, но в дальнейшем расходы быстро окупятся. Платить за солнечные лучи не нужно в принципе, поэтому о постоянно растущих ценах за киловатты от поставщиков можно забыть раз и навсегда. После монтажа оборудование не нуждается в сложном и дорогостоящем обслуживании.
4. Возможность увеличения мощности. Далеко не каждый может себе позволить соорудить полноценную СЭС на участке и сразу отказаться от централизованного электроснабжения. Солнечные панели сначала можно использовать в качестве дополнения, а после подтверждения эффективности системы постепенно добавлять площадь и в конечном счете перестать платить за электрику государству. Еще один немаловажный плюс – дооснащение легко выполнить без привлечения сторонних мастеров. Независимо от числа панелей система будет бесперебойно работать.
5. Бесшумность и безопасность работы.