Солнечные батареи - ныне самый популярный, но не первый, способ инвертировать солнечное излучение в электроэнергию. Первой успешной попыткой использовать солнечную радиацию с выгодой стало изобретение солнечного коллектора, в котором выработка электричества осуществляется водой, нагретой солнечными лучами до температуры кипения.

Солнечные батареи - следующий шаг развития технологий, который позволяет преобразовывать излучения без посредников, а значит иметь бóльшую эффективность.

В этом случае в процессе трансформации теряется намного меньше энергии.

Структура и материалы

Главный компонент солнечных батарей - фотоэлементы. Это полупроводники, которые собственно и преобразуют солнечную энергию в электричество. Полупроводниковый фотоэлемент состоит из двух слоев с различной проводимостью (в его атомах либо содержатся лишние электроны - n-слой, либо же их не хватает - p-слой).

Лучи Солнца, попадающие на поверхность фотоэлемента, как бы вытесняют из n-слоя лишние электроны, которые потом занимают свободные места в p-слое. Далее электроны выходят из p-слоя, проходят через аккумулятор и возвращаются в n-слой. Круг замыкается, и все повторяется сначала.

Первым доступным материалом с фотоэлектрическим эффектом был селен, но из-за КПД менее 1% его невозможно эффективно использовать для преобразования солнечной энергии.

Фотоэлементы из селена остались в прошлом, а на замену ему пришла инновационная разработка бостонской телекоммуникационной компании Bell Telephone - фотоэлемент на основе кремния.

Благодаря этому и стало возможно массовое производство солнечных батарей. Но и это еще не финал. Очистка кремния - процесс дорогостоящий, поэтому активно ведется поиск альтернатив среди более доступных материалов (соединений меди, галлия, кадмия).

Чтобы получить достаточную мощность, для питания электроприборов, фотоэлементы объединяют в цепь и формируют солнечную батарею. При этом всегда есть возможность без ущерба для конструкции поменять вышедший из строя фотоэлемент. Система фотоэлементов закрывается закаленным стеклом для защиты от внешних вредных факторов.

Диапазон использования солнечных батарей

Но солнечные батареи - это не только громоздкие статичные системы, которые используются для снабжения электроэнергией целых предприятий. Такую систему можно с легкостью адаптировать под хозяйственное и домашнее использование, применив панели меньшего размера.

Самое впечатляющее из последних разработок - беспилотный самолет, который работает исключительно на солнечной энергии.

Также в продаже можно найти часы, телефоны и лампы с солнечными батареями. В Пуэрто-Рико установлена урна, которая сразу же и перерабатывает мусор с помощью солнечной энергии, ну а фонарные столбы на светодиодах с солнечными панелями стоят во многих прогрессивных городах мира и уже никого не удивляют.