РУС УКР РУС ENG
НБУ: USD: 41.997 EUR: 48.767
Банк Покупка Продажа НБУ
USD 39.800 40.300 41.997
EUR 40.000 41.000 48.767
USD 41.770 42.180 41.997
EUR 48.550 49.249 48.767
Статья

Как работают солнечные батареи: все, что вы хотели узнать об альтернативной энергетике

Как устроены солнечные батареи
2651
11 июля 2019 г.


История солнечных батарей

Солнечные батареи не только обеспечивают доступ к практически неиссякаемому источнику энергии, но и снижают выбросы СО2 в атмосферу, избавляя от необходимости сжигать ископаемое топливо. Как появились солнечные батареи, как они работаю и какое будущее их ждет.

Краткая история

Первый шаг в долгой истории солнечной энергетики был сделан в 1839 году, когда французский физик Александр Эдмон Беккерель открыл фотоэлектрический эффект. Более ста лет спустя химик Кельвин Фуллер, физик Джеральд Пирсон и инженер Дэрил Чапин, работавшие в компании Bell Laboratories, построили первый кремниевый фотоэлемент.

Никто из изобретателей не думал об отказе от нефти или защите окружающей среды: Чапин пытался создать источники питания для телефонов, установленных в отдаленной местности, а Пирсон и Фуллер исследовали свойства полупроводников.

Как работают солнечные батареи?

Чтобы понять принцип работы фотоэлементов, необходимо обратиться к строению атома кремния. На его внешней электронной оболочке есть вакантные места для электронов, которые атом пытается заполнить, образуя с другими атомами кристаллическую решетку. Чистый кристаллический кремний не может проводить ток, поэтому в солнечных панелях его смешивают с фосфором, на внешней электронной оболочке которого есть избыточный электрон. Полученный материал известен как кремний n-типа.

Кремний n-типа располагается на внешней поверхности солнечной панели, в внутри его сменяет кремний p-типа. В его состав добавлены такие элементы, как галлий или бор, у которых на внешней электронной оболочке не хватает электрона. Когда фотоны солнечного света возбуждают избыточные электроны в n-кремнии, те стремятся заполнить вакантные места в p-кремнии. Движение заряженных частиц генерирует электричество.

Солнечные батареи сегодня

На протяжении большей части XX века фотоэлементы планировалось использовать для энергообеспечения космических аппаратов, поэтому их старались сделать как можно более легкими. В наши дни солнечные батареи массово используются на Земле, поэтому они должны быть прочными и долговечными. Для этого слой кремния накрывают прозрачным стеклом, пропускающим ультрафиолет.

Другой важнейшей характеристикой солнечных батарей стала их эффективность - то есть количество солнечного света, упавшего на квадратный метр фотопанели и преобразованного в электричество.

Около десяти лет назад КПД фотоэлементов колебался около 13%, однако к 2019 году он возрос до примерно 20%.

Как увеличить предел эффективности кремниевых панелей?

Физическая природа кремния ограничивает теоретически возможную эффективность солнечных панелей значением в 29%. Но есть способы преодолеть это ограничение. Например, недавно исследователи из MIT доказали, что максимальный КПД кремниевых фотоэлементов можно повысить до 35%, дополнив конструкцию тонкими слоями тетрамицена и оксинитрида гафния. Они позволяют одному фотону выбивать сразу два электрона.

Другая возможность - использование новых материалов, например, перовскитов. Всего за несколько лет эффективность перовскитных солнечных элементов выросла с 10% до 20%. К сожалению, вне лаборатории результаты пока не такие впечатляющие, поскольку перовскит быстро теряет свои свойства под воздействием воды и других внешних факторов.

Как интегрировать энергию Солнца в энергосистему?

Главный недостаток Солнца в качестве источника энергии - его непостоянство. Ночью и в пасмурную погоду фотоэлементы становятся бесполезными. Естественный выход - объединение солнечных панелей с батареями для хранения энергии. Кроме того, использование солнечной энергии можно оптимизировать с помощью систем умного дома. Они могут, например, воспользоваться жарким днем, чтобы включить кондиционеры и охладить дом к приходу хозяина.

Источник: hightech.plus

Рубрика:
Читайте все статьи рубрики
Обзоры стройматериалов
Українці, що ви думаєте з цього приводу? Давайте обговорювати!
Не стійте осторонь – вільно діліться своєю думкою з іншими людьми.
Але, будь ласка, будьте ввічливі та дотримуйтесь правил коментування. ПОСИЛАННЯ ЗАБОРОНЕНІ, та блокуються автоматом.
Заборонені будь-які посилання (коментар з посиланням не може бути доданий, він автоматично блокується)

Заборонено і буде заблоковано:
- реклама
- спам та шахрайство
- образи, дискримінаційні висловлювання

Редакція не модерує коментарі, відповідальність за зміст коментарів несе автор коментаря. Редакція Build Portal залишає за собою право не погоджуватись з думкою автора коментаря, проте надає свободу слова відповідно до ст. 21, 24 та ст. 34 Конституції України.

Шановні читачі, читайте коментарі вдумливо, пам'ятайте, що автором коментарів можуть бути різні джерела.

Будь ласка, поставтеся до цих правил з повною відповідальністю.
Якщо дії коментованого шкодять читачам, рекламодавцям, співробітникам Build Portal або всій нашій спільноті, ми можемо заблокувати користувача.
Читать полностью Скрыть
10 июля 2019 г.
3024
Виды и особенности проектирования, монтажа и функционирования вентиляционных систем медицинских учре...
09 июля 2019 г.
2575
У Відні осучаснили кам'яницю 19-го століття завдяки стильним даховим вікнам...
08 июля 2019 г.
1971
Какие есть типы приводов и варианты аксессуаров...
02 июля 2019 г.
2082
Как из довольно широкого ассортимента внешне похожей продукции подобрать оптимальный вариант для каж...
27 июня 2019 г.
2767
Рекомендации экспертов по эффективной модернизации климатической системы и примеры готовых решений...
23 декабря 2019 г.
3758
У компаніях FOMALGAUT GROUP впроваджений 3-рівневий контроль якості продукції. При цьому компанії гр...
31 октября 2019 г.
4006
Осенью становится актуальной подготовка незавершенного строительства к зимовке, то есть консервации,...
24 октября 2019 г.
5705
Бензиновый генератор пригодится в местности, где отсутствует электроснабжение или наблюдаются частые...
23 октября 2025 г.
3943
Новий агрегат зможе працювати на глибинах понад 100 метрів і витримувати урагани ...
22 октября 2025 г.
7263
До нового будівництва не висувалося жодних регулювань. «Мені сказали: "Сер, це Білий дім, ви п...
22 октября 2025 г.
5831
Енергетичний прорив в ОАЕ. Noor Abu Dhabi генерує 2 000 ГВт-год на рік, підтримуючи зеле...
21 октября 2025 г.
1847
В умовах воєнного часу теплоізоляція промислових та комунальних систем стає стратегічним інструменто...
08 сентября 2025 г.
6696
А в одному місті встановили балдахін із круглих мандал, деякі громади обплітають вулиці виногра...
13 мая 2025 г.
2341
Нестабильность энергетики в Украине вынуждают большинство домохозяйств и бизнес использовать альтерн...
21 октября 2025 г.
1847
В умовах воєнного часу теплоізоляція промислових та комунальних систем стає стратегічним інструменто...
01 сентября 2025 г.
2705
Ruukki Україна запустила локальне виробництво нової лінії Ruukki Nordic. Це сучасне рішення з вигляд...
15 августа 2025 г.
1899
Застосування численних матеріалів є чудовим способом упорядкувати різні зони та об'єкти. Один і той ...