Про те, що за допомогою сонячних батарей можна отримувати енергію та використовувати її у побутових потребах, відомо не кожному. Такий спосіб отримання електроенергії не є особливо поширеним, але з кожним роком набирає популярності. За наявності великого сонячного масиву можна забезпечити струмом як приватний будинок, а й промисловий об’єкт. Принцип роботи сонячної батареї досить простий, тому немає перешкод, щоб скористатися такою можливістю отримання екологічної енергії для особистих цілей.
Що таке сонячна батарея
Сонячні батареї можуть забезпечити повне функціонування будинку або іншого об’єкта без залучення додаткового джерела електроенергії. Вони вважаються не тільки екологічно чистими, але й найефективнішими при виробленні енергії. Суть даного пристрою полягає у спеціальних модулях-фотоелементах, які захоплюють сонячну енергію і за допомогою напівпровідникових пристроїв перетворюють її на струм.
Одна батарея містить 36 елементів і представлена у вигляді прямокутника розміром із шифер. Є, звичайно, інші варіації, але такий приклад є найбільш популярним. Всі модулі покриваються плівкою або склом і між собою з’єднані, завдяки чому через ці доріжки струм надходить в інвертор, який на виході дає звичну електроенергію, яку можна використовувати в будь-яких цілях.
Пристрій батареї
Сьогодні немає проблем, щоб вибрати сонячну батарею. Товари в асортименті відрізняються пристроєм модуля, способом його роботи та технологією виробництва.
Панелі з кремнієвими фотоелементами
Відповідно до назви, для таких панелей використовується кремній, а якщо бути точніше, вони виготовляються на основі кремнію амфорного. Цей вид модулів відноситься до тонкоплівкових сонячних батарей. Це дуже міцний та надійний матеріал, який може прослужити понад 25 років. Такий вид кремнію утворюється під розпеченою парою, завдяки чому кристалам можна надати різної форми та розміру. Однак процес виробництва досить складний, що не може не впливати на ціну виробу.
Батареї з кремнієвим покриттям існують у двох варіантах:
Монокристалічні
Належать до дорогих сонячних батарей, так як виготовляються за особливим принципом вирощування кристалів, на що йде багато часу і сил. Монокристалічні панелі є гратами з безлічі квадратів з трохи підрізаними кутами. Такі сонячні модулі відрізняються не лише високою якістю, а й максимальною продуктивністю. Вони працюють навіть за дуже низької температури, займають мало місця і при цьому їх ККД не знижується. Власники кремнієвих монокристалічних сонячних батарей відзначають тривалість їх використання – до 30 років.
Полікристалічні
Головна відмінність полікристалічних полягає в тому, що вони виробляються із застосуванням дешевої сировини, найчастіше це продукти переробки монокристалічних панелей. Для них не потрібно вирощувати кристали і сама технологія спрощена. Незважаючи на це, вони непогано проявили себе в роботі і можуть використовуватися навіть при критично високих і низьких температурах.
Тонкоплівкові панелі
Суть тонкоплівкових панелей полягає в особливому виробництві, де напівпровідники наносяться безпосередньо на плівку. Як напівпровідники виступають сплави меді-індія, телуриду кадмію і селеніду. Вони суттєво відрізняються від звичайних сонячних батарей наявністю панелі-плівки, їх можна скручувати і цим використовувати на будь-якій місцевості. Деякі клеять їх на зовнішній бік вікна, тим самим захищаючи будинок від сонячних променів і отримуючи при цьому невелику порцію енергії. Ключове слово тут – невелике. Тонкоплівкові напівпрозорі панелі мають низький ККД, тобто забезпечити електрикою весь будинок не зможуть навіть при масштабному використанні. З додаткових переваг можна виділити невелику вагу, простий спосіб монтажу та невисоку ціну.
Концентраторні модулі
Концентраторні сонячні батареї вважаються найефективнішими і водночас найдорожчими. Вони мають найвищий відсоток фотоелектричного перетворення, а все тому, що вони складаються з багатошарової структури, яка відрізняється складом напівпровідників. Найуспішнішою за дією визнано тришарову структуру. Принципи роботи в поглинанні сонячного випромінювання по всій довжині хвиль і в усьому діапазоні. Подібного ефекту немає ніякі інші сонячні батареї. Але вони складні у виробництві та дороги, тому не особливо популярні.
Органічні батареї
У батареї органічного типу включені елементи, які складаються з органічних полімерів, звідси і така назва. Це гнучка батарея, яка виготовляється у будь-яких розмірах і друкується на пластиці за допомогою принтера. Суть технології безпосередньо впливає на продуктивність панелі. Відсоток ККД у них досить низький, зате вони відрізняються низькою ціною та екологічною функцією. Вони можуть бути виконані у будь-якій зручній формі та розмірі, при цьому з повним збереженням бажаної текстури пластику. Деякі такий варіант використовують і як декор приватного будинку, і як живлення електроенергією.
Принцип роботи сонячних панелей
Принцип роботи
Тепер докладніше про роботу сонячної батареї. Вона складається з двох пластин, виготовлених із кремнію та покритих з одного боку бором, а з іншого фосфором. Там, де батарея вкрита бором, частки відсутні. Під дією сонячного світла у пластині з фосфором з’являються вільні електрони, які починаються переміщатися та створювати енергію. Чим більша сонячна радіація, тим більше енергії виробляється. Найбільшу ефективність зафіксовано при перпендикулярному попаданні променів.
Важливим моментом є відведення заряджених частинок за призначенням. Ця місія покладена на тонкі жили з міді, які виступають своєрідним елементом, що з’єднує. Цими мідними шляхами енергія потрапляє в підключений акумулятор. Він збирає достатню кількість енергії і направляє його в інвертор, де постійний струм від сонячного світла перетворюється на змінний з необхідною напругою для забезпечення побутових потреб (220В). За допомогою однієї пластини можна живити лампочку, але для підтримки всього будинку потрібно купити не одну сонячну батарею з високою потужністю.
Схема електроживлення будинку від сонця
Якщо ви хочете користуватися сонячними батареями для забезпечення свого будинку екологічним видом електроенергії, то ви повинні знати, як працює система і що вам потрібно. Отже, схема електроживлення включає наступний набір обов’язкових пристроїв:
- Сонячні батареї
- Акумулятор
- Контролер
- Інвертор
- Кріплення для сонячних батарей
Суть сонячних батарей ми вже визначили, а ось навіщо потрібне інше обладнання? Акумулятор дозволяє збирати необхідну кількість енергії та зберігати її з метою використання у темний час доби або у похмурі дні, коли сонячної радіації недостатньо для задоволення електричних потреб. Контролер не є обов’язковою частиною, але з його допомогою можна убезпечити батарею та акумулятор від перепадів напруги та повного розрядження. Таке рішення дозволяє зберегти термін служби сонячної системи.
Залишилося розоритися з інвертором. Без нього ви не зможете використати отриману енергію від сонця за призначенням. Інвертор дозволяє перетворити постійний сонячний струм на змінний з підвищеним показником напруги мережі. Тобто, оскільки батареї випускаються потужністю 12В, 24В і 48В, то інвертор шляхом трансформації переробляє його в звичні 220В. Найкраще віддавати перевагу трифазним синусоїдним інверторам. Вони відрізняються високою надійністю та роботою навіть за найнижчих температур.
