Stosunkowo niedawno sam pomysł dostarczania energii elektrycznej do prywatnych domów w sposób autonomiczny został uznany za fantastyczny. Dziś to obiektywna rzeczywistość. W Europie panele słoneczne stosowane są od dawna, bo to prawie niewyczerpane źródło taniej energii. W naszym kraju pozyskiwanie energii elektrycznej z takich urządzeń dopiero zyskuje na popularności. Proces ten nie przebiega zbyt szybko, a powodem tego jest ich wysoki koszt.
Zasada działania baterii słonecznej opiera się na fakcie, że w dwóch płytach krzemowych pokrytych różnymi substancjami (borem i fosforem) pod wpływem światła słonecznego powstaje prąd elektryczny. W płytce pokrytej fosforem pojawiają się wolne elektrony.
Brakujące cząstki powstają w płytach pokrytych borem. Elektrony zaczynają się poruszać pod wpływem światła słonecznego. W ten sposób w panelach słonecznych generowany jest prąd elektryczny. Cienkie pasma miedzi, które są pokrytekażdą baterię, pobieraj z niej prąd i kieruj ją zgodnie z jej przeznaczeniem.
Jedna płytka może zasilać małą żarówkę. Wniosek nasuwa się sam. Aby panele słoneczne zapewniały domowi wystarczającą moc, ich powierzchnia musi być dość duża.
Silikonowe koła zębate
Tak więc zasada działania baterii słonecznej jest jasna. Prąd jest generowany przez działanie światła ultrafioletowego na specjalne płytki. Jeśli krzem jest używany jako materiał do tworzenia takich płyt, to baterie nazywane są krzemem (lub wodorem krzemu).
Takie wkładki wymagają bardzo złożonych systemów produkcyjnych. To z kolei znacząco wpływa na koszt produktów.
Silikonowe ogniwa słoneczne występują w wielu typach.
Konwertery jednokryształowe
Są to panele ze ściętymi rogami. Ich kolor to zawsze czysta czerń.
Jeśli mówimy o konwerterach monokryształowych, to zasadę działania baterii słonecznej można krótko opisać jako średniowydajną. Wszystkie ogniwa światłoczułych elementów takiej baterii są skierowane w jednym kierunku.
Pozwala to uzyskać najwyższy wynik wśród podobnych systemów. Sprawność tego typu baterii sięga 25%.
Wadą jest to, że takie panele zawsze powinny być skierowane na słońce.
Jeśli słońce chowa się za chmurami, schodzi do horyzontu lub jeszcze nie wzeszło, baterie będą generować raczej słaby prądmoc.
Polikrystaliczny
Płytki tych mechanizmów są zawsze kwadratowe, ciemnoniebieskie. Na ich powierzchni znajdują się niejednorodne kryształy krzemu.
Wydajność baterii polikrystalicznych nie jest tak wysoka, jak w przypadku modeli monokrystalicznych. Może osiągnąć 18%. Jednak tę wadę rekompensują zalety, które zostaną omówione poniżej.
Zasada działania tego typu baterii słonecznych pozwala na ich wykonanie nie tylko z czystego krzemu, ale również z materiałów pochodzących z recyklingu. To wyjaśnia niektóre z wad znalezionych w sprzęcie. Charakterystyczną cechą mechanizmów tego typu jest to, że potrafią dość wydajnie generować prąd elektryczny nawet przy pochmurnej pogodzie. Tak użyteczna jakość sprawia, że są niezastąpione w miejscach, w których rozproszone światło słoneczne jest częstym zjawiskiem na co dzień.
Amorficzne panele silikonowe
Panele amorficzne są tańsze od innych, to determinuje zasadę działania baterii słonecznej i jej konstrukcję. Każdy panel składa się z kilku bardzo cienkich warstw silikonu. Są one wytwarzane przez natryskiwanie cząstek materiału w próżni na folię, szkło lub plastik.
Wydajność paneli jest znacznie mniejsza niż w poprzednich modelach. Sięga 6%. Warstwy krzemu szybko wypalają się na słońcu. Po sześciu miesiącach użytkowania tych akumulatorów ich wydajność spadnie o 15%, a czasem nawet o 20.
Dwa lata działania całkowicie wyczerpią zasoby składników aktywnych, a panel będzie musiał zostać zmieniony.
Ale są dwa plusy, z powodu których te baterie są nadal kupowane. Po pierwsze, działają nawet przy pochmurnej pogodzie. Po drugie, jak już wspomniano, nie są tak drogie jak inne opcje.
Hybrydowe fotokonwertery
Krzem amorficzny jest podstawą układu mikrokryształów. Zasada działania baterii słonecznej upodabnia ją do panelu polikrystalicznego. Różnica między tego typu akumulatorami polega na tym, że są w stanie generować prąd elektryczny o większej mocy w warunkach rozproszonego światła słonecznego, na przykład w pochmurny dzień lub o świcie.
Dodatkowo baterie działają nie tylko pod wpływem światła słonecznego, ale także w zakresie podczerwieni.
Przetwornice słoneczne z folii polimerowej
Ta alternatywa dla paneli krzemowych ma wszelkie szanse na zostanie liderem na rynku paneli słonecznych. Przypominają film składający się z kilku warstw. Wśród nich możemy wyróżnić siatkę przewodników aluminiowych, polimerową warstwę substancji czynnej, podłoże z materii organicznej oraz folię ochronną.
Takie fotokomórki, połączone ze sobą, tworzą ogniwo słoneczne z folią typu rolkowego. Panele te są lżejsze i bardziej kompaktowe niż panele silikonowe. W ich produkcji nie stosuje się drogiego krzemu, a sam proces produkcji nie jest tak drogi. To sprawia, że panel rolkowy jest tańszy niż wszystkie inne.
Zasada działania paneli słonecznych sprawia, że ich wydajność nie jest zbyt wysoka.
Osiąga 7%.
Proces produkcji paneli tego typusprowadza się do drukowania wielowarstwowego na kliszy fotokomórki. Wyprodukowano w Danii.
Kolejną zaletą jest możliwość przycięcia akumulatora rolkowego i dopasowania go do dowolnego rozmiaru i kształtu.
Tylko jeden minus. Baterie właśnie zaczęły być produkowane, więc nadal jest dość trudno je zdobyć.
Ale są powody, by sądzić, że te elementy szybko zdobędą zasłużoną dobrą opinię wśród konsumentów, co da producentom możliwość produkowania na większą skalę.
Domy solarne
Zasada działania baterii słonecznej do ogrzewania domu radykalnie odróżnia je od wszystkich opisanych powyżej urządzeń. To zupełnie inne urządzenie. Opis jest następujący.
Główną częścią słonecznego systemu grzewczego jest kolektor, który odbiera światło i zamienia je na energię kinetyczną. Powierzchnia tego przedmiotu może wynosić od 30 do 70 metrów kwadratowych.
Do mocowania kolektora stosowana jest specjalna technika. Płyty są połączone metalowymi stykami.
Następnym elementem systemu jest kocioł akumulacyjny. Zamienia energię kinetyczną w energię cieplną. Zajmuje się podgrzewaniem wody, której przemieszczenie może osiągnąć 300 litrów. Czasami takie systemy są obsługiwane przez dodatkowe kotły na paliwo suche.
Uzupełnij systemsolarne elementy grzewcze ścienne i podłogowe, w których ogrzana ciecz krąży cienkimi rurkami miedzianymi rozmieszczonymi na całej ich powierzchni. Ze względu na niską temperaturę początkową paneli i równomierność wymiany ciepła pomieszczenie nagrzewa się wystarczająco szybko.
Jak działa ogrzewanie słoneczne?
Przyjrzyjmy się bliżej, jak panele słoneczne współpracują ze światłem ultrafioletowym.
Istnieje różnica między temperaturą kolektora i elementu akumulacyjnego. Nośnik ciepła, którym najczęściej jest woda, do której dodaje się płyn niezamarzający, zaczyna krążyć po układzie. Praca wykonywana przez płyn to właśnie energia kinetyczna.
Gdy ciecz przechodzi przez warstwy systemu, energia kinetyczna jest przekształcana w ciepło, które jest wykorzystywane do ogrzewania domu. Ten proces cyrkulacji nośnika zapewnia pomieszczenie ciepło i pozwala na jego przechowywanie o dowolnej porze dnia i roku.
Więc odkryliśmy, jak działają panele słoneczne.
