Принцип работы солнечных батарей для дома

Принцип работы солнечных батарей: как устроена и из чего состоит?

Солнечная энергетика

Еще не так давно автономная система снабжения дома электричеством была чем-то фантастическим. С развитием альтернативных источников энергии это стало реальностью. Сегодня в европейских странах широко используются солнечные панели, и это неудивительно, ведь они являются неисчерпаемым источником недорогой энергии. В нашей стране такие батареи только начинают набирать популярность. Процесс протекает медленно, что связано с высокой стоимостью системы.

Как устроена солнечная батарея

Альтернативная энергетика имеет множество нюансов, поэтому начинающим пользователям важно разобраться в терминологии. Важно понимать, что солнечные батареи и коллекторы, работающие от солнца, являются разными устройствами. Так, батареи создавались для преобразования излучения главного светила в электричество, а коллекторы используются для трансформации энергии Солнца в тепло.

Под словом «батарея», как правило, понимают устройство, накапливающее выработанную электрическую энергию. Однако важно понимать,  альтернативные системы не создавались для накопления энергии солнца. Эти устройства предназначены только для выработки электричества. Ток для обеспечения дома собирается в аккумуляторных батареях, которые являются обязательным элементом энергоснабжающей системы.

Принцип работы солнечных батарей для дома

Солнечная батарея является совокупностью компонентов одного типа, соединенных в единую систему. Сегодня эти устройства становятся доступными широкому потребителю, появляются новые модели, демонстрирующие высокую эффективность. Подобные батареи обеспечивают необходимой энергией не только высокотехнологичные объекты, такие как космические станции или спутники. Их применение позволяет обеспечить работу бытовых приборов, автотранспорта, дома. Сегодня такие батареи нашли широкое применение, их используют для строительства полноценных электрических станции, способных вырабатывать большие объемы энергии.

Принцип работы солнечной электростанции для дома

Отвечая на вопрос, что представляет собой солнечная батарея какое у нее внутреннее устройство, кратко можно описать ее, как блок, состоящий из ряда модулей, объединенных с помощью полупроводников в определенной последовательности.

Основные виды солнечных панелей

Фотоэлементы, в основе которых лежат разные виды химических элементов, сегодня находятся в стадии разработки, что говорит о том, что альтернативная энергетика развивается стремительными темпами. Сегодня крупными производителями выпускаются фотоэлементы, для изготовления которых используется кремний.

Главным блоком солнечного модуля является тончайшая пластина из двух кремниевых слоев. Каждый слой обладает уникальными физическими характеристиками. Технология изготовления делит фотоэлементы для альтернативных электростанций на:

  • монокристаллические модули;
  • поликристаллические блоки.

Монокристаллические модули демонстрируют высокий коэффициент полезного действия, если сравнивать с поликристаллическими моделями.

Внешне эти два вида панелей можно отличить по разной форме. Монокристаллические модули имеют однородную структуру и выпускаются в форме квадрата с усеченными углами. Поликристаллические фотоэлементы выпускаются в форме обычного квадрата.

Монокристаллические и поликристаллические солнечные панели

Процесс изготовления поликристаллов предусматривает плавление кремния и его последующее постепенное охлаждение. Данный способ изготовления элементов простой, не требующих больших материальных затрат, что позволяет выпускать недорогие системы. Однако такие модели имеют относительно невысокий показатель производительности.

Монокристаллы изготавливаются из цельного кристалла кремния, выращиваемого в искусственных условиях. КПД таких панелей, в сравнении с поликристаллами, гораздо выше и достигает показателя в 20-22 процентов.

Попадая на поверхность фотоэлементов, лучи солнца генерируются и, проходя «p-n» переход одного полупроводникового слоя в другой, образуют напряжение в цепи. Подключение к аккумулятору создает замкнутое кольцо. В результате, панель начинает работать, как колесо, где вместо белки бегают электроны.

Как повысить результаты работы солнечных панелей

Установка одного модуля позволит даже в условиях ясной погоды обеспечить нужным количеством энергии мелкую технику. Для повышения мощности используются несколько батарей, объединенных параллельной схемой. Такой подход позволяет увеличить значение постоянного тока.

Насколько эффективным будет использование солнечных батарей, зависит от следующих факторов:

  • температуры модуля и воздуха;
  • правильность подбора сопротивления нагрузке;
  • угла падения лучей;
  • мощности потока света;
  • наличия на поверхности модуля антибликового покрытия.

Советы как расположить солнечные батареиЧистка солнечных батарей

Стоит отметить, что фотоэлементы работают эффективнее при невысоких температурных значениях. При расчете нагрузки важно учитывать погодные факторы той местности, где устанавливается электростанция.

Для повышения эффективности солнечных панелей приходится постоянно следить за многими параметрами, чтобы вовремя вносить коррективы в ручном режиме. Поскольку такой подход требует много времени, современные пользователи могут воспользоваться таким устройством, как контроллер управления. Он в автоматическом режиме выполняет настройки солнечных панелей, добиваясь оптимальных условий ее работы, максимального показателя производительности.

Как добиться высокой эффективности? Одним из основных факторов, влияющих на продуктивность альтернативной станции, является угол падения  лучей  Солнца на поверхность панелей. Оптимальным показателем принято считать попадание лучей под прямым углом. Эффективной работа станции будет, если отклонение этого показателя будет находиться в пределах не более 30 градусов от прямого угла. Увеличение этого параметра приведет к существенному снижению коэффициента полезной деятельности модулей. Чтобы станция вырабатывала максимальное количество энергии, при установке панели важно ориентировать под прямым углом  к лучам Солнца.

Еще одним немаловажным фактором, который существенно влияет на уровень производительности солнечных батарей, являются пыль и загрязнения. Скапливаясь на поверхности панелей, они создают преграду и не пропускают лучи, что не дает системе преобразовывать энергию Солнца в электричество. Регулярный уход позволит не допускать скапливания пыли, а значит, повысит уровень производительности работы панелей.

Некоторые виды панелей оснащены для концентрации солнечного излучения на поверхности фотоэлементов линзами. Если погодные условия благоприятные, погода ясная, это повысит КПД до максимальной отметки. При пасмурной погоде линзы могут только навредить. Если стандартная батарея, пусть и в меньших количествах, при пасмурной погоде продолжит генерировать электроэнергию, то линзовые модели могут прекратить работу. Поэтому, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы станции ее  блоки должны быть равномерно освещены.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *