Общая информация. Принцип работы

Фотоэлемент предназначен для преобразования солнечного излучения в электричество, за счет использования так называемого "фотоэлектрического эффекта" который основан на свойстве некоторых полупроводников (к которым относится и кремний), чтобы непосредственно генерировать электроэнергию при попадании солнечных лучей. Фотоэлемент при воздействии солнечного излучения ведет себя как генератор тока с характеристической кривой напряжения / тока, что в основном зависит от интенсивности солнечного излучения, температуры и поверхности. Фотоэлемент как правило, прямоугольной формы с площадью поверхности около 100 см², он ведет себя как крошечный аккумулятор, производя, в среднем в условиях Украины, ток 3 А с напряжением 0,5 В, и мощностью 1,5 Вт.

Солнечные панели

В зависимости от способа производства, выделяют следующие типы солнечных батарей:

Монокристаллические. Ячейки сделаны из целостного кристалла кремния разрезанного на тонкие однородные пластины. Благодаря этой технологий достигается наивысшая эффективность преобразования солнечной энергии, а КПД модуля может достигать до 17%. Правда ввиду сложности изготовления этот тип модулей является наиболее дорогим.
Поликристаллические. Наиболее распространенный тип. Пластины изготавливаются из поликристаллического кремния, что намного дешевле, чем монокристаллический. КПД таких элементов составляет от 10 до 12%.
Аморфные. Элементы изготавливаются из аморфного кремния путем катодного осаждения атомов на стеклянные пластины. Этот тип элементов имеет более низкую эффективность (КПД 4-8%). Но его плюсом есть то, что модуль может быть любой геометрической формы.

Внешний вид ячеек (монокристаллическая, поликристаллическая, аморфная):

Солнечные панели

Фотоэлектрические элементы соединяются друг с другом так, чтобы получившийся модуль обеспечивал мощность в среднем от 50 до 300 Вт. Модули, в свою очередь, объединяют в массивы необходимой мощности.

Фотоэлектрические модули преобразовывают солнечное излучение в электрическую энергию и ее сразу можно использовать для работы приборов, которые потребляют постоянный ток. Но такая система непригодна для полноценного электроснабжения потребителей. Причиной тому является невозможность постоянного выработка электроэнергии в течение суток и необходимость преобразования постоянного тока в переменный.

На рисунке представлена наиболее простая система электроснабжения на базе фотоэлектрических модулей:

Солнечные панели

Система состоит из:

1. Фотоэлектрический модуль: массив элементов которые непосредственно преобразовывают солнечное излучение в электрический ток.

2. Контроллер: преобразует напряжение которое поступает от модуля в пригодное для заряда и содержания аккумуляторной батареи, а также регулирует степень зарядки и разрядки аккумуляторов.

3. Аккумуляторные батареи: обеспечивают бесперебойное электропитание во время отсутствия солнечного излучения.

4. Инвертор: преобразовывает постоянный ток, поступающий от модулей и/или аккумуляторов в переменный, пригодный для использования обычными электропотребителями.

5. Нагрузка: сеть потребителей как постоянного так и переменного тока.