Внутрішній устрій геліобатареї
Поступово сонячні батареї стають все дешевше і ефективніше. Зараз вони застосовуються для підзарядки акумуляторів в вуличних ліхтарях, смартфонах, Електроавтомобіль, приватних будинках і на супутниках в космосі. З них стали навіть будувати повноцінні сонячні електростанції (СЕС) з великими обсягами генерації. Що таке зелений тариф?
Геліобатарея складається з безлічі фотоелементів (фотоелектричних перетворювачів ФЕП), що перетворюють енергію фотонів з сонця в електроенергію
Кожна сонячна батарея влаштована як блок з енної кількості модулів, які об'єднують в собі послідовно з'єднані напівпровідникові фотоелементи. Щоб зрозуміти принципи функціонування такої батареї, необхідно розібратися в роботі цього кінцевого ланки в пристрої геліопанелі, створеного на базі напівпровідників.
Види кристалів фотоелементів
Варіантів ФЕП з різних хімічних елементів існує величезна кількість. Однак більша їх частина — це розробки на початкових стадіях. У промислових масштабах нині випускаються поки що тільки панелі з фотоелементів на основі кремнію.
Кремнієві напівпровідники використовуються при виготовленні сонячних батарей через свою дешевизну, особливо високим ККД вони похвалитися не можуть
Звичайний фотоелемент в геліопанелі — це тонка пластина з двох шарів кремнію, кожен з яких має свої фізичні властивості. Це класичний напівпровідниковий p-n-перехід з електронно-дірковий парами.
При попаданні на ФЕП фотонів між цими шарами напівпровідника через неоднорідність кристала утворюється вентильная фото-ЕРС, в результаті чого виникає різниця потенціалів і струм електронів.
Кремнієві пластини фотоелементів розрізняються за технологією виготовлення на:
- Монокристалічні.
- Полікристалічні.
Перші мають більш високий ККД, а й собівартість їх виробництва вище, ніж у другій. Зовні один варіант від іншого на сонячній панелі можна розрізнити за формою.
У монокристалічних ФЕП однорідна структура, вони виконуються у вигляді квадратів зі зрізаними кутами. На відміну від них полікристалічні елементи мають строго квадратну форму.
Полікристали виходять в результаті поступового охолодження розплавленого кремнію. Метод цей гранично простий, тому такі фотоелементи і коштує недорого.
Але продуктивність в плані вироблення електроенергії з сонячного проміння у них рідко перевищує 15%. Пов'язано це з "нечистотою" одержуваних кремнієвих пластин і внутрішньої їх структурою. Тут чим чистіше p-шар кремнію, тим вищий виходить ККД у ФЕП з нього.
Чистота монокристалів в цьому відношенні набагато вище, ніж у полікристалічних аналогів. Їх роблять не з розплавленого, а з штучно вирощеного цільного кристала кремнію. Коефіцієнт фотоелектричного перетворення у таких ФЕП вже досягає 20-22%.
