Наскільки ефективні сонячні батареї
Протягом світлового дня на поверхню планети надходять потоки сонячної енергії. Вчені й інженери давно придумали, яким способом можна її використовувати. Перетворювати енергію денного світила дозволяють сонячні батареї. Їх ефективність поки що далека від ідеальної, але з часом вона буде збільшуватися завдяки роботі фахівців.
1
Робота сонячної батареї заснована на фізичних властивостях напівпровідникових елементів. Фотони світла вибивають електрони з зовнішнього радіуса атомів. При цьому утворюється значна кількість вільних електронів. Якщо тепер замкнути ланцюг, по ній буде протікати електричний струм. Він, втім, занадто малий, щоб можна було обмежитися використанням одного-двох фотоелементів.
2
Зазвичай окремі компоненти з`єднують в систему, щоб утворилася батарея. З кількох подібних батарей формують модулі. Чим більше число фотоелементів з`єднується разом, тим вище ефективність технічної системи. Значення має також і положення сонячної батареї щодо світлового потоку. Кількість енергії прямо залежить від кута, під яким на фотоелементи падають сонячні промені.
3
Одна з основних робочих характеристик сонячної батареї - коефіцієнт корисної дії (ККД). Він визначається як результат ділення потужності одержуваної енергії на потужність світлового потоку, який падає на робочу поверхню батареї. До теперішнього часу ККД сонячних батарей, які використовуються на практиці, коливається в межах від 10 до 25 відсотків.
4
Восени 2013 року в пресі з`явилися повідомлення про те, що німецьким інженерам вдалося створити експериментальний фотоелемент, ККД якого наближається до 45%. Щоб домогтися таких неймовірних для стандартної сонячної батареї показників, конструкторам довелося використовувати чотириповерхову схему компонування фотоелемента. Це дозволило збільшити загальне число корисних напівпровідникових переходів.
5
Фахівці підрахували, що в майбутньому цілком можливо буде досягти більш високих показників ККД, аж до 85%. У чому причина нинішнього відставання батареї від розрахункових показників? Різниця між реальними цифрами і теоретично можливими показниками пояснюється властивостями тих матеріалів, які використовуються для виготовлення батарей. Зазвичай панелі роблять з кремнію, який може поглинати лише інфрачервоне випромінювання. А ось енергія ультрафіолетових променів майже не використовується.
6
Один із шляхів підвищення ефективності сонячних батарей - використання багатошарових конструкцій. Такий модуль включає в себе кілька тонких шарів, виготовлених з різнорідних матеріалів. Речовини при цьому підбирають так, щоб шари були узгоджені з точки зору поглинання енергії. У теорії подібні багатошарові «пироги» можуть забезпечувати ККД, що доходить майже до 90%.
7
Ще один перспективний напрямок розробок - застосування панелей, виконаних з монокристалів кремнію. Цей матеріал поки що, на жаль, значно дорожче полікристалічних аналогів. Таким чином, щоб підвищити ефективність сонячних батарей, доводиться робити конструкцію більш дорогої, що збільшує терміни окупності витрат.
Статті за темою "Наскільки ефективні сонячні батареї"
Оцініть, будь ласка статтю
Ще статті розділу