Солнечные панели: цена, характеристики, что нужно знать о солнечной энергии

Янна/iStock

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Поскольку мир стремится уменьшить свою зависимость от ископаемого топлива и перейти к более устойчивым формам энергии, солнечная энергия – это то, чем каждый хочет воспользоваться. Солнечный свет, являющийся постоянным источником энергии, доступен в большинстве частей мира в течение значительных периодов времени в течение дня.

Однако для сбора этой энергии необходимо специальное оборудование, и наиболее часто используемым методом являются солнечные батареи. Если вы не знаете, как они работают, из чего они сделаны или сколько энергии они могут генерировать, вот базовое руководство, с которого можно начать.

Солнечные панели — это устройства, преобразующие свет в электричество. Их называют солнечными панелями, потому что в большинстве случаев свет Солнца, или Солнца, как его любят называть астрономы, является наиболее распространенной формой света и к тому же легко доступен.

Солнечная панель состоит из определенного слоя кремниевых элементов, металлического каркаса в стеклянном корпусе, окруженного специальной пленкой, и соединений, связывающих компоненты друг с другом, образуя массив. Меньшие блоки внутри панели называются солнечными или фотоэлектрическими элементами, каждый из которых способен преобразовывать свет в электричество.

Солнечные элементы, расположенные на панели, могут собирать больше света, падающего на площадь, и преобразовывать его в электричество. Вот почему часто можно увидеть космические корабли, оснащенные большими солнечными панелями, предназначенными для удовлетворения потребностей космического корабля в электроэнергии.

Солнечные панели, возможно, и являются обычным явлением сегодня, но их история насчитывает более 100 лет. До этого энергия Солнца использовалась для нагрева воды и превращения ее в пар для привода механизмов.

Однако французский ученый Эдмунд Беккерель наблюдал фотоэлектрический эффект (генерацию напряжения и электрического тока в материале, подвергающемся воздействию света). Путем экспериментов с электролизерами он установил, что электричество, протекающее между двумя платиновыми электродами, покрытыми хлоридом или бромидом серебра, при дневном свете немного сильнее, чем в темноте. В 19-летнем возрасте создал первый фотоэлектрический элемент, способный преобразовывать свет в электричество.

В 1883 году Чарльз Фриттс создал первый солнечный элемент, используя полупроводник селен, покрыв его чрезвычайно тонким слоем золота. Панель Фриттса также была установлена ​​на крыше в Нью-Йорке, но ее высокая стоимость и эффективность преобразования энергии в один процент сделали ее нежизнеспособной в долгосрочной перспективе.

Рассел Ол первым запатентовал солнечные элементы, изготовленные из кремния, а первая солнечная панель с кремниевыми элементами была создана в 1954 году. Эти панели в первую очередь предназначались для производства энергии для космических кораблей, но к 1970-м годам они также нашли свое применение в калькуляторах.

Солнечная панель состоит из большого количества соединенных между собой солнечных элементов. Солнечные элементы обычно изготавливаются из кремния, второго по распространенности материала на планете после кислорода. Поскольку кремний является полупроводником, он может действовать как изолятор и проводник.

Внутри солнечного элемента кремний состоит из двух разных слоев: слоя P-типа, который может принимать электроны, и слоя N-типа, который может отдавать электроны. Кремний p-типа производится путем добавления атомов, таких как бор или галлий, у которых на внешнем энергетическом уровне на один электрон меньше, чем у кремния, что создает вакансию. Кремний n-типа создается путем включения атомов, таких как фосфор, у которых на внешнем уровне на один электрон больше, чем у кремния.

Слой N-типа размещается лицом к солнечному свету, а слой P-типа размещается под слоем N-типа.

Энтони Фернандес/ACS

Свет Солнца поступает в виде небольших порций энергии, называемых фотонами, которые могут привести к потере электронов слоем N-типа. Они собираются на нижнем алюминиевом слое, также известном как задний лист. Электроны движутся взад и вперед, создавая электрический ток, который может течь по проводам и выходить из солнечного элемента в запоминающее устройство.