В последние годы приобретают популярность альтернативные источники электроэнергии. Почти каждый слышал о солнечных панелях для дома, но далеко не все знают откуда они появились и как устроены.
Немного из истории
Первой попыткой привлечь солнце к генерации электричества были так называемые солнечные коллекторы. Принцип их работы заключался в том, что вода нагревалась под прямыми солнечными лучами до состояния кипения, а уже пар принимал участие в непосредственной генерации электроэнергии. Батареи же являются более эффективными, поскольку есть прямая связь между энергией и солнцем: прямая генерация подразумевает гораздо меньшие потери, в отличии от многоступенчатой, которая как раз и реализовывается в коллекторах.
Принцип работы
В основе работы солнечных панелей лежит процесс, называемый фотоэлектрическим эффектом. Впервые это явление было открыто физиком из Франции Александром Эдмоном Беккерелем. Суть явление состоит в том, что энергия превращается в ток при помощи полупроводниковых устройств — фотоэлементов.
Полупроводник либо содержит в своих атомах лишние электроны, либо наоборот — их не хватает. Поэтому фотоэлемент состоит из двух разных слоев: один с лишними электронами, второй — с недостающими. Образно процесс генерации тока можно назвать “круговоротом электронов в фотоэлементе”, поскольку под действием солнечных лучей они вылетают из одного слоя и, проходя через аккумулятор, попадают во второй.
Массово производить батареи стали после того, как компанией Bell Telephone, специализирующейся на телекоммуникациях, был разработан элемент на основе кремния, до этого единственным подходящим материалом был селен, который имел очень маленький КПД. Впрочем, процесс очистки кремния очень затратный, поэтому со временем стали находить альтернативы: это могут быть соединения меди, галлия или кадмия.
Естественно, для питания любого прибора одного такого элемента не хватит, поэтому создают электрические цепи, другими словами — солнечные панели. Устройства крепятся на каркас так, чтобы в любой момент можно было заменить любой из них по отдельности. Сверху всю конструкцию защищает либо закаленное стекло, либо сверхпрочный пластик.
Главным преимуществом является их абсолютная экологичность и удобство использования солнечных панелей для частного дома.
