Технология преобразования солнечного света при помощи фотоэлектрических преобразователей появилась сравнительно недавно. Первый фотоэлектрический преобразователь был представлен публике в 1953 году, и только гораздо позже их начали применять в на практике в космических аппаратах. Космическая специализация данного устройства была обусловлена его крайне высокой стоимостью. Широко использовать солнечные батареи стали лишь в начале 90-х годов прошлого века, после кардинально снижения их цены. Ведь использовать их в наше время весьма выгодно, основное преимущество солнечных батарей отсутствии затрат на энергоноситель, инвестиции в покупку самой батареи это и есть практически все затраты. Не менее важно отсутствие подвижных систем в установке, что существенно повышает срок службы батареи, ведь ломаться, в ней по сути, нечему. Однако нельзя умалчивать и о недостатках, среди которых, еще все же высокая базовая стоимость и низкий КПД преобразования света в электрический ток. Так, максимальная выходная мощность солнечных элементов зависит от интенсивности лучей, причем наибольшую мощность дают только прямые солнечные лучи. Стоит заметить и другой нюанс - при работе с солнечными батареями они нагреваются, при нагреве элементов уменьшается получаемое напряжение, но увеличивается ток. Это также стоит принимать в расчет, собирая свою солнечную электростанцию.

Как работает солнечная батарея?

Солнечная батарея получает поток света и преобразует его в постоянный электрический ток. Весь ток может накапливаться в аккумуляторах, для дальнейшего расхода по мере надобности, либо преобразовываться в 220В переменного напряжения, таким образом можно сразу подключать потребителей. Однако как только солнце пропадет, батарея перестанет вырабатывать ток и потребители будут отключены. Поэтому, наиболее предпочтительной является схема подачи тока через емкую аккумуляторную батарею, где хранится основной заряд и по мере необходимости преобразуется для нужд потребителей.

Как долго будут работать солнечные батареи?

Еще один популярный вопрос, ведь сами солнечные батареи очень дороги но, сколько они прослужат, успеют ли окупить себя? Все зависит от места их установки, пыль, грязь, дождь, снег и особенно град очень плохо влияют на них, поэтому лучше сразу продумать систему защиты от атмосферных явлений. В идеальных условиях современная солнечная батарея сможет проработать 30 лет.

Какую фотоэлектрическую систему выбрать?
Солнечные батареи также называют фотоэлектрическими системами, существуют три типа фотоэлектрических систем. Первый тип - автономные системы, они активируются в случае, если централизованная электрическая сеть остается без напряжения, электричество идет всем потребителям. Резервная система постоянно подключена к централизованной сети, этим она отличается от автономной. При этом, напряжение выпрямляется, а скачки или занижение напряжения будут компенсированы фотоэлектрической системой. Последний тип включает запитывание фотоэлектрической системы в обычную сеть, при этом избыток электричества продается централизованной электросети, данная схема очень популярна на западе. Особенность подключения в том, что запитка проходит прямо в счетчике, который может считать в обратном направлении, в итоге вы платите только за то, что не смогли покрыть собственной солнечной электростанцией.
Основа любой фотоэлектрической системы солнечные модули, которые преобразовывают свет в электроэнергию, именно они стоят основные деньги. Среди дополнительных элементов стоит отметить кабеля, аккумуляторы, инвертор, контролеры и прочие элементы.

Типы солнечных батарей

Основа для любого фотоэлектрического модуля кристаллы кремния. Все остальное может варьироваться, форма, максимальная мощность, защита от внешних воздействий и многое другое.
Другое отличие солнечных батарей по типу кристаллов кремния, есть монокристаллические и поликристаллические фотоэлектрические модули. Они существенно отличаются.
Лучшие результаты показывают монокристаллические модули, они могут служить до 30 лет, при этом их КПД достигает 17%. Такие модули изготовляют из цельного куска кремния, поэтому они намного дороже всех иных видов.
Поликристаллические фотоэлектрические модули имеют худшие показатели, однако они не сильно проигрывают монокристаллическим модулям, так их КПД составляет 12%, а срок службы доходит до 25 лет. Элементы собирают из поликристаллического кремния, который неоднороден в своей массе. При этом, цена на такие элементы значительно ниже, чем на дорогие монокристаллические модули. Именно поэтому именно поликристаллические фотоэлектрические элементы самые популярные и чаще всего используются в солнечных электростанциях.
Особняком стоят особые солнечные модули, которые называют аморфные. Главное их отличие в том, что они гибкие, само покрытие наносится на любой материал, стекло, сталь, пластик. Зато, они имеют невысокий КПД, который доходит, лишь до 8%, при довольно высокой цене. Поэтому, такие модули используют там, где необходима гибкость либо применение указанных выше кристаллических материалов невозможно.

Солнечные батареи для бытового использования

Очень заманчиво получать стабильную электроэнергию от солнца. Ведь, мы можем не только радоваться, созерцая солнечные лучи, но и зарабатывать, или хотя бы экономить деньги на электроэнергии. Тем более, для этого не придется строить у себя под домом капитальное сооружение, которое потребует регулярного обслуживания и снабжения материалами. Солнечная батарея тем и подкупает, что она не требует никакого обслуживания или материалов, зато может стабильно вырабатывать электроэнергию.
По конструкции ячейки солнечной батареи являются фотоэлектрическим генератором, который состоит из нескольких слоев, основа которого кремниевые кристаллы. Каждый модель соединяется с другими либо последовательно, либо параллельно, в зависимости от назначения всей солнечной станции. Для защиты от повреждений, каждая ячейка солнечной электростанции покрывается закаленным стеклом. Полотна солнечных батарей самая дорогая часть всей электростанции. Дальнейшая структура зависит от ваших требований, обязательно провода идут на клемную коробку, откуда они могут через контролер заряда идти на инвертор, либо напрямую к аккумуляторной батарее.

Планируя солнечную электростанцию, следует четко понимать, что количество вырабатываемой энергии зависит от того, как часто солнце светит на солнечные полотна, причем важны именно прямые лучи. Поэтому изначально следует провести исследование, сколько солнечных дней в году там, где вы собираетесь установить солнечную станцию. Кстати, в изначальные расчетные следует включить погодные условия, ведь на случай града или крупного дождя лучше закрывать полотна, специальной защитой, иначе многие из ячеек будут повреждены, что снизит общую мощность электростанции. В целом, фотоэлектрические модули могут служить 25-30 лет, чего более чем достаточно для окупаемости и принесения стабильной прибыли.
Сейчас наблюдается большая популярность солнечных батарей, особенно после того, как их научились делать более эффективными и при этом дешевыми. При достаточном числе солнечных дней в году и правильном расположении электростанции, всего за год или два, все ваши затраты окупятся и вы начнете получать прибыль. Более того, на западе популярно устанавливать солнечные батареи на крыши домов, таким образом, они снижают энергопотребление, экономя деньги, и никому не мешают.

Солнечные батареи на базе аморфного кремния
Особняком стоит новая технология, которая позволяет делать гибкие солнечные батареи. Специальный состав может наноситься практически на любую поверхность, при этом он хорошо защищен от повреждений. Гибкие батареи находят все большее распространение, причем довольно много промышленных вариантов, которые подойдут для сложных конструкций крыш или перекрытий.
К сожалению, пока не решен ряд фундаментальных вопросов в системах на основе аморфного кремния. В частности у них еще достаточно высокая цена и низкий КПД. Впрочем, если еще несколько лет назад, наилучшие показатели равнялись КПД 4%, то сегодня уже можно купить солнечные панели на базе аморфного кремния с КПД 7-8%. Как видим прогресс не стоит на месте, и через год или два, КПД таких систем дойдет до показателей кристаллических панелей.