Сонячні батареї – це джерело електричного струму, яке використовує фотоелектричні перетворювачі.

Перевага сонячних батарей обумовлена відсутністю рухомих частин, їх високою надійністю і стабільністю.

Недоліком є ??відносно висока вартість і низький ККД. Вихідна потужність сонячної батареї приблизно пропорційна інтенсивності сонячного потоку. Причому на кількість одержуваної енергії впливає інтенсивність саме від прямих сонячних променів. Номінальна потужність, що вказується в технічних характеристиках, вимірюється при стандартних тестових умовах. За основу нормованого показника сонячної радіації береться значення в 1000 Вт/м2. Інший чинник, що впливає на потужність - температура осередків панелі, із зростанням температури збільшується струм, але зменшується напруга.

Будова сонячних батарей

Сонячна батарея складається з фотоелементів, сполучених послідовно і паралельно. Всі фотоелементи розташовуються на каркасі з непровідних матеріалів. така конфігурація дозволяє збирати сонячні батареї необхідних характеристик (струму і напруги). Крім того, це дозволяє замінювати вийшли з ладу фотоелементи простою заміною.

Принцип роботи фотоелементів з яких складається сонячна батарея заснований на фотогальванічному ефекті.

Будова фотоелемента

Фотоелемент на основі напівпровідників складається з двох шарів з різною провідністю. До верствам з різних сторін підпоюють контакти, які використовуються для підключення до зовнішньої ланцюга. Роль катода відіграє шар з n-провідністю (електронна провідність), роль анода - p-шар (діркова провідність).

Фізичний механізм дії

Коли промені світла потрапляють на n-шар, за рахунок фотоефекту утворюються вільні електрони. Крім цього, вони отримують додаткову енергію і здатні «перестрибнути» через потенційний бар'єр p-n-переходу. Концентрація електронів і дірок змінюється і утворюється різниця потенціалів. Якщо замкнути зовнішній ланцюг через неї почне текти струм.

Кремній до сих пір залишається основних матеріалом для виробництва фотоелементів. Взагалі кремній (Silicium, Silicon) - другий за поширеністю елемент на Землі, запаси його величезні. Однак в промисловому його використанні є одна велика проблема - його очищення. Процес цей дуже трудомісткий і витратний, тому чистий кремній коштує дорого. Зараз ведеться пошук аналогів, які б не поступалися кремнію по ККД. перспективними вважаються сполуки міді, індію, селену, галію і кадмію, а також органічні фотоелементи.

До переваг використання сонячних батарей можна віднести:

• Автономність.

• Висока надійність.

• Зниження витрат на гаряче водопостачання і опалювання до 85% (сонячна енергія безкоштовна).

• Економія органічних видів палива (мазуту, нафти, газу).

• Скорочення викидів двоокису вуглецю.

• Загальнодоступність і невичерпність джерела.

• Відсутність проміжних фаз перетворення енергії.

• Напівпровідникові сонячні батареї мають дуже важливу перевагу довговічність. При тому, що догляд за ними не вимагає від персоналу особливо великих знань і мінімального обслуговування.

• Теоретично, повна безпека для навколишнього середовища (екологічно чисте дерело енергії) і людини (технічна безпека відповідає всім світовим стандартам).

• Розповсюдення сонячних установок серед населення і промисловості позитивно впливає на енергетичну безпеку Україну.

Недоліками сонячних батарей є перманентна залежність потужності від місцевих умов, часу доби і року, відносна дорожнеча, маленький коефіцієнт корисної дії і чутливість до механічних пошкоджень.

Розрахунки показують: щоб одержати великі кількості енергії, сонячні батареї повинні займати величезну площу - тисячі квадратних кілометрів.