- Що таке «сонячна батарея»
- Фотоячейкі
- корпус
- Як працюють геліобатареї
- Підключення та установка фотобатарей
- З'єднання окремих батарей
- Підключення до енергосистеми будинку
- нюанси установки
Сьогодні сонячна енергія використовується практично у всіх сферах життя, від зарядки телефонів і харчування дитячих іграшок до енергозабезпечення приватних (і навіть багатоквартирних!) Будинків. Переваги геліопанелей вже загальновідомі, а ось конструкція сонячної батареї і багато її робочі особливості як і раніше малознайомі більшості людей. А між тим, в будові і особливості роботи таких пристроїв немає нічого незбагненного.
Як правило, подібні батареї нерідко плутають з геліоколекторами. Це досить поширена помилка, при тому, що ці пристрої дуже несхожі. Спільне в них тільки одне - використання енергії сонця. Але якщо батареї перетворюють цю енергію в електрику за рахунок явища фотоефекту, то в колекторах промені нагрівають внутрішній рідкий теплоносій і виробляють теплову енергію. Звідси і відмінність в сферах застосування: колектори встановлюють для підігріву води (рідше - для опалення невеликих будинків), а батареї - для енергозабезпечення будинків і підзарядки техніки.
Що таке «сонячна батарея»
Кожна серійна сонячна батарея - це набір з'єднаних певним чином кремнієвих фотоячеек, поміщених в захисний корпус з прозорою лицьовою частиною. Фотоячейкі відповідають за перетворення енергії сонця в електрику (іншими словами - за вироблення фотоструму), а корпус захищає їх від зовнішніх впливів.
Крім того, він обов'язково забезпечується спеціальними клемами, через які сонячні батареї з'єднуються між собою в геліополя і підключаються до іншого обладнання (інверторів, акумуляторів і т.д.). Подібний пристрій дозволяє і ефективно перетворювати енергію сонця (з мінімально можливими для серійних панелей втратами), і уникати псування крихких фотоячеек.
Фотоячейкі
Фотоячейкі в серійних сонячних батареях використовуються кремнієві, причому вони бувають трьох типів: з полікристалів, з монокристалів і з напиляного кремнію. Перші два види являють собою кристалічні комірки, вони утворюються або при полі-, або при монокрісталлізаціі кремнію. Третій же тип - це тонкоплівкова осередок, яка складається з напиляного на гнучку тонку підкладку кремнієвого шару.
Кожен з цих видів має свої особливості та переваги. Так, у моноячеек найвищий ККД, гнучкі осередки можна встановлювати на криволінійних поверхнях, а полічейкі відрізняються більш низькою вартістю при досить високій продуктивності (хоч і меншою, ніж у монокристалів).
корпус
Конструкція корпусу сонячної батареї включає в себе, крім самих фотоячеек, кілька елементів:
- Захисну алюмінієву рамку. Вона надає корпусу жорсткість і захищає торці від проникнення вологи;
- Скло. Скло використовується загартоване, антиблікове, воно забезпечує більш ефективне поглинання сонячного спектра і захищає фотоячейкі;
- Ламінуючі шари. Вони розташовуються зверху і знизу фотоячеек і забезпечують герметизацію конструкції в поєднанні з видаленням зазорів між склом і фотоячейкамі;
- Задню стінку. Зазвичай її виготовляють з легкого, але міцного матеріалу, аж до товстої PET-плівки;
- Клемник. Коробка включає в себе з'єднувальні клеми для інтеграції сонячної батареї в загальну структуру.
Причому якість цих складових елементів у різних виробників (особливо - маловідомих) може сильно відрізнятися, і часто не в кращу сторону. Тому при виборі сонячної батареї репутації виробника потрібно приділити особливу увагу. Справа в тому, що неякісні корпусу дуже швидко виходять з ладу, в результаті чого геліопанель не зможе виконувати свої функції.
Як працюють геліобатареї
Працюють всі сонячні батареї за одним принципом - фотоефекту, іншими словами, утворенню струму під дією сонячних променів в певних матеріалах (напівпровідниках з різними домішками). Промені сонця, потрапляючи на поверхню двошарової напівпровідникової пластини, передають електрони верхнього шару додаткову енергію. В результаті цього електрони починають рух і переходять в нижній, другий шар. Таким чином, шари напівпровідників відіграють роль своєрідних електродів, між якими виникає струм.
Але подібна конструкція сонячних батарей на увазі і кілька нюансів. Наприклад, напівпровідники повинні бути різного типу провідності (один - так званого «діркового», з надлишком позитивних зарядів, другий - «електронного», з надлишком негативного заряду). Крім того, ширина зони переходу електронів повинна бути не більше певної величини, щоб електрони могли її подолати. Саме тому принцип дії однаковий для всіх сонячних осередків.
Підключення та установка фотобатарей
Підключення сонячних панелей виконується за кількома схемами і залежить від певних чинників.
З'єднання окремих батарей
Окремі батареї з'єднуються між собою послідовно, паралельно або ж послідовно-паралельно. Це дозволяє отримати Гелиополе з потрібними параметрами вихідних струму і напруги. Так, при послідовній комутації збільшується загальну напругу, при паралельній - сила струму. Змішане ж з'єднання дозволяє гнучко підбирати обидва цих параметра.
Підключення до енергосистеми будинку
Склад домашньої енергосистеми і методика підключення сонячних батарей визначаються потребами споживачів і типом навантаження. Так, якщо від геліопанелей живиться енергозберігаюча навантаження (12-вольтна), то використовувати інвертор не потрібно. Справа в тому, що сонячні батареї генерують постійний струм, який і використовує енергозберігаюча навантаження. Звичайна ж техніка споживає змінний струм, для отримання якого знадобиться інвертор. Також склад схеми повинен включати в себе акумулятор (якщо мається на увазі споживання сонячної енергії в похмурі дні або вночі) і контролер заряду для регулювання цих процесів.
нюанси установки
Монтують сонячні батареї головним чином на дахах, хоча можлива і установка на стіні будівлі або окремих опорах. Також потрібно мати на увазі, що верхні ряди не повинні затінювати нижні, для чого між ними необхідно витримувати певні інтервали. Орієнтують панелі переважно на південь, а кут їх нахилу в ідеалі повинен збігатися з географічною широтою місцевості.