Истощение запасов энергоресурсов заставляет искать новые источники энергии. В таких условиях наилучшим решением является использование возобновляемой энергии солнца. Устройство для преобразования световой энергии в электрическую называются солнечной батареей. Все чаще люди, заботящиеся об экономии финансов, задумываются об установке солнечных батарей в своих домах. В статье мы разберемся в разновидностях таких батарей, их преимуществах и недостатках, а также подскажем, какая форма лучше всего подойдет для вашего дома.
Сферы применения
Солнечные батареи нашли применение во многих сферах человеческой жизни. Их используют на космических станциях и в самолетостроении. Во Франции построили автодорогу из солнечных батарей, которая обеспечивает электроэнергией уличное освещение небольшой деревушки. В странах Средиземноморья устанавливают такие батареи на крышах домов для обеспечения потребности в нагреве воды. Используют их в электромобилях и в уличных фонарях. Светильники на солнечных батареях пользуются популярностью при оформлении декоративной подсветкой зданий, скульптур, парков и придомовых территорий. Такими источниками энергии оснащают портативные устройства: фонари, калькуляторы, плееры. В Южной Корее изобрели солнечную батарею, которую можно поместить под кожу человека для обеспечения энергией имплантатов, таких как кардиостимулятор.
Преимущества и недостатки
Главным преимуществом солнечных батарей является использование экологически чистой, возобновляемой солнечной энергии. Фотоэлементы не загрязняют окружающую среду и не создают шум. Конструкция батареи довольно проста, благодаря чему поломки случаются редко. Кроме того, можно увеличить мощность устройства увеличением количества панелей. Солнечные панели долговечны, срок их эксплуатации составляет несколько десятков лет. Они не требуют особого ухода, необходимо только периодически протирать их от пыли.
К недостаткам следует отнести сложность сборки и настройки крупных систем. Портативные батареи настройки не требуют. Солнечные батареи имеют низкий коэффициент полезного действия, всего около 20 %. Для обеспечения потребности в электроэнергии небольшого дома необходимо установить батареи на значительной площади. Стоимость солнечных батарей все еще остается высокой. Это связано с особенностями их производства.
Принцип работы
Самым популярным материалом для изготовления бытовых солнечных батарей являются кристаллы кремния. Кремниевые пластины являются полупроводником, который преобразует световую энергию солнца в электрическую. Она накапливается в аккумуляторе. Солнечные батареи производят постоянный ток. Он подходит для питания светодиодов. Если же энергия солнца используется для питания бытовых электроприборов, следует дополнить конструкцию инверторным преобразователем постоянного тока в переменный. Солнечный модуль закрывают закаленным стеклом для защиты от атмосферных явлений и пыли.
Виды
Кремниевые солнечные батареи бывают трех видов: монокристаллические, поликристаллические и аморфные.
Монокристаллические панели изготавливают из кремния высокой очистки под воздействием температуры в 1400 градусов Цельсия. В результате получают кристалл диаметром 14-20 см и длиной до 2 метров. Кристалл нарезают на пластины толщиной 250-300 мкм и укладывают на сетку электродов. КПД таких панелей достигает 19 %, бытовые модули могут похвастаться 14-18 %. Из-за сложной технологии производства монокристаллические панели стоят дороже поликристаллических солнечных батарей. Кроме того, кремниевый кристалл является многоугольником, из-за чего полностью заполнить полезную площадь модуля не получится. Цвет у монокристаллов черный либо темно-синий.
Поликристаллические солнечные батареи производят по упрощенной технологии при более низких температурах. Кристаллы полупроводника имеют разную направленность, из-за чего КПД снижается до 12-14 %. Кроме того, срок службы поликристаллических батарей составляет 25 лет, что в два раза меньше, чем у монокристаллов. Поликристаллы имеют ярко-синий цвет и полностью заполняют солнечный модуль. Преимуществом поликристаллических солнечных батарей перед монокристаллами является способность поглощения рассеянного света. Таким образом, накопление энергии осуществляется даже в пасмурную погоду и в сумерках.
Аморфные солнечные панели изготавливают из кремневодорода по пленочной технологии. КПД таких модулей довольно низкий, около 5 %. Однако они поглощают рассеянный свет в 20 раз лучше иных видов батарей. Часто встречаются сочетания аморфного кремния с поли- или монокристаллами. Это позволяет соединить преимущества разных видов полупроводников.
Как выбрать?
Так на чем же остановить свой выбор, на поликристаллических или монокристаллических солнечных батареях?
Следует обратить внимание на то, что нужную мощность можно получить из любого вида батарей. Вопрос стоит в доступной площади для их установки. Если места мало, лучше остановиться на монокристаллических модулях с наибольшим КПД. Если же вопрос площади не существенен - оптимальным решением будут поликристаллические солнечные батареи для дома. При равной мощности и с учетом того, что поликристаллы стоят примерно на 10 % дешевле, общая стоимость и солнечной фермы будет немного дешевле. Кроме того, поликристаллические солнечные батареи и в пасмурную погоду поглощают энергию.
Проблема истощения ископаемых энергоносителей усугубляется с каждым годом, а степень загрязнения окружающей среды становится острее. В связи с этим, многие люди обратили пристальное внимание на альтернативные источники энергии. Перспективным направлением является получение электроэнергии из световой энергии солнца. Для преобразования света в электричество используют солнечные панели. Они долговечны, не создают шум, просты в эксплуатации. В производстве солнечных модулей используют моно- и поликристаллы кремния. Монокристаллические панели имеют более высокий КПД, а поликристаллические солнечные батареи способны поглощать рассеянный свет и стоят несколько дешевле.
