Солнечные батареи являются хорошей альтернативой стандартным электрическим линиям. Они обладают большим количеством преимуществ и небольшим списком недостатков. Прежде чем рассуждать, выгодно ли их использование, необходимо познакомиться с основными принципами работы такого устройства. Это поможет лучше понять всю систему и в полной мере оценить, какую пользу несут в себе портативные солнечные панели.

Общие сведения

Принцип работы самой солнечной панели заключается в том, что она улавливает абсолютно бесплатные лучи солнца, которые есть в каждом уголке Земли в дневное время и преобразовывает их в стандартные потоки энергии. На энергии, как известно, сейчас работает огромное количество приборов и устройств от промышленного до бытового масштаба. Конечно, применение солнечных панелей разом могло бы решить проблемы людей с крупными долгами за коммунальные услуги, периодическим отключением электроэнергии и с отсутствием линий электропередач в отдаленных уголках. Вместе с тем, специалисты говорят, что сама по себе солнечная панель не отличается высокой эффективностью.

Проблема заключается в низком проценте “приема” панелью лучей солнца. Как ни бьются над этим вопросом ученые, инженеры и разработчики, а показателя выше 22,5% и то, только в случае с промышленными моделями, добиться так и не удалось. Если говорить о портативных вариантах солнечных панелей, здесь процент приема лучей составляет не более 18%. В ход были запущены дополнительные приспособления, которые позволили не быть зависимыми от дневного времени суток, а дали возможность батарее накапливать преобразованную энергию в течение всего дня.

Основной принцип работы

Говоря о принципах работы солнечных панелей, следует учитывать, что этот вид оборудования стоит отличать от солнечных коллекторов. Панели преобразуют энергию лучей солнца в электрический вид, а коллекторы в тепловой.

По основной своей природе гелиобатареи (солнечные) не способны ничего накапливать, они только генерируют. Накопление энергии происходит во встроенном аккумуляторе, который сейчас уже воспринимается как неотъемлемая часть целиковой конструкции. Сама панель состоит из фотоэлементов, которые и “впитывают” в себя энергию солнечных лучей.

В такой панели присутствует несколько абсолютно одинаковых модулей, которые соединяются в один блок. Модули представлены полупроводниковыми фотоэлементами. Сам фотоэлемент сейчас может быть представлен большим количеством разнообразных химических элементов. Чаще всего, особенно в промышленных масштабах, для этих целей используют кремний. Пластина фотоэлемента состоит из нескольких слоев кремния, каждый из которых имеет свои физические свойства, отличные друг от друга. За счет физико-химических процессов, которые происходят в этих слоях кремния, как только на них попадают фотоны, образуется разность потенциалов и ток электронов. Именно за счет этих процессов во внешней цепи образуется напряжение.

Когда такая панель подключена к электрическому устройству или если в ее конструкции присутствует аккумулятор, получается замкнутая цепь, по которой электроны бегают как по воображаемому колесу. Именно таким образом в аккумуляторе и набирается заряд.

В стандартной схеме устройства фотоэлемент может генерировать энергию только от сильно ограниченного спектра солнечного излучения. Вся остальная часть светового потока просто пропадает впустую. Именно поэтому специалисты и говорят о низком процентном показателе эффективности солнечных панелей, хотя тут все зависит от того, в каких масштабах рассматривать этот вопрос.

Для улучшения этой ситуации применяются специализированные кремниевые полупроводниковые элементы, которые стали обладать несколькими переходами (а не одним как раньше). Конечно, это позволило повысить процент КПД солнечной панели, но ненамного.

Важным моментом осталось то, что в процессе генерирования солнечной энергии и фотоэлемент, и сама панель постепенно нагреваются. Это не дает возможность использовать устройство постоянно, время от времени его необходимо убирать от прямых солнечных лучей, особенно в жаркую погоду.