Альтернативная энергетика на
СТРОИТЕЛЬНОМ ФОРУМЕ

Альтернативная энергетика загородного дома   Альтернативная энергетика загородного дома   Строительный форум и альтернативная энергетика   Строительный форум. Ветрогенераторы и солнечные батареи  


Быстрый переход
Планировка участка, ландшафтный дизайн Форум Доска объявлений
Заборы, ворота, дорожки… Форум Доска объявлений
Строительство дома Форум Доска объявлений
Проектирование дома, планировка Форум Доска объявлений
Фундамент, закладка фундамента Форум Доска объявлений
Стены, возведение стен Форум Доска объявлений
Кровля, кровельные работы Форум Доска объявлений
Перегородки Форум Доска объявлений
Окна, двери Форум Доска объявлений
Полы Форум Доска объявлений
Отделочные работы Форум Доска объявлений
Мебель Форум Доска объявлений
Мансарда Форум Доска объявлений
Инженерные системы Форум Доска объявлений
Отопление дома. Печи, камины. Форум Доска объявлений
Водоснабжение дома, участка. Колодцы, скважины. Форум Доска объявлений
Электроснабжение дома, участка. Форум Доска объявлений
Газоснабжение Форум Доска объявлений
Летняя кухня. Планировка, строительство кухни. Форум Доска объявлений
Гараж. Планировка, строительство гаража. Форум Доска объявлений
Строительство бани, сауны, летнего душа. Форум Доска объявлений
Туалеты, канализация. Форум Доска объявлений
Теплицы, парники. Форум Доска объявлений
Стройматериалы Форум Доска объявлений
Пиломатериалы Форум Доска объявлений
Металлопрокат Форум Доска объявлений
Бетон, кирпич, цемент. Форум Доска объявлений
Лаки, краски Форум Доска объявлений
Прочие строительные материалы Форум Доска объявлений
Инструменты для строительства Форум Доска объявлений
Правовые вопросы строительства загородного дома Форум Доска объявлений
Купля продажа загородных домов Форум Доска объявлений
Строительная биржа труда Форум Доска объявлений
О форуме Форум



  Строительные сайты
  Статьи по строительству



  


Rambler's Top100   

Солнечные батареи


    О чем идет речь
    В русском языке батареей называется соединение нескольких однотипных устройств в одну общую систему, что позволяет увеличить эффективность их действия.
    Солнечной батареей принято называть соединенные вместе панели фотоэлектрических преобразователей, в основе действия которых лежит полупроводниковый эффект. Для того, чтобы солнечная батарея начала вырабатывать электрический ток, достаточно простого дневного освещения. При этом время года и климатические условия не имеют значения, важна только продолжительность светового дня. Солнечная батарея может использоваться в условиях севера, при минусовой температуре, а также в пасмурную погоду.
    Не следует путать солнечные батареи с тепловыми солнечными коллекторами, принцип действия которых основан на нагреве воды за счет энергии солнца. Коллекторы могут эффективно работать только летом или в условиях жаркого климата. Температура нагрева воды в этом устройстве лишь незначительно превышает температуру нагрева окружающего воздуха.

    Принцип действия
    Полупроводниками называют вещества, удельное сопротивление которых больше, чем металлов, но меньше, чем диэлектриков. По своим свойствам они ближе к последним, и отличаются от них только по количественным показателям. А вот от металлов полупроводники отличаются еще и по своим свойствам, то есть качественным образом.
    Понять принцип действия полупроводника можно только при рассмотрении его строения на молекулярном уровне.
    Начнем с того, что любое твердое тело, которым и является кристалл полупроводника, состоит их огромного количества атомов, находящихся друг от друга на определенном расстоянии, от которого зависит сила их взаимодействия между собой.
    Не нужно иметь специального физического образования, чтобы предположить, что чем меньше расстояние между атомами, тем сильнее они взаимодействуют. Следует напомнить, что степень электропроводимости вещества зависит также от расстояния между атомами: у металлов, имеющих высокую электропроводность, оно минимальное, а у диэлектриков максимальное.
    Приняв во внимание, что сила взаимодействия между атомами зависит от расстояния между ними, возникает закономерный вопрос: как происходит сам процесс взаимодействия?
    По существующей сегодня официальной версии, о которой можно узнать из учебника физики средней школы, возможность взаимодействия между атомами зависит от создаваемого ими энергетического пространства. Зона наиболее вероятного взаимодействия называется разрешенной. А зона, где контакт атомов невозможен, получила название запрещенной зоны.
    У металлов разрешенные зоны сливаются, образуя единое пространство, что и обеспечивает высокий уровень их электропроводимости. У диэлектриков, напротив, единое пространство состоит из запрещенных зон.
    Полупроводник ( в данном случае речь идет о чистом веществе без добавления специальных примесей) имеет кристаллическую решетку с регулярной структурой, подобной строению кристаллической решетки алмаза. В качестве примера лучше всего взять кремний, на основе которого в большинстве случаев и сделаны полупроводниковые элементы.
    Валентность этого химического элемента равна четырем и обусловлена парным соединением валентных электронов. Два соседних электрона кремния имеют пересекающиеся орбиты, образующие общие зоны, в которых одновременно находятся два электрона, принадлежащие различным атомам.
    У атома кремния четыре электрона, а, значит, один атом может иметь четыре такие общие орбиты с четырьмя другими атомами кремния. В итоге получается парно-электронная связь между атомами, называемая также ковалентной.

Валентные связи


    На рисунке представлена схема, характеризующая наличие валентных связей между электронами кремния. Каждая черточка может быть приравнена к наличию одного электрона. Оба электроны будут находиться на одной орбите только в состоянии покоя, достичь который можно при температуре равной абсолютному нулю.
    При любых других условиях происходит нарушение связей, что ведет к выходу электронов за пределы запрещенной зоны и их участию в процессе передачи энергии, а это, в свою очередь, приводит к появлению тока в полупроводнике. С повышением температуры количество электронов, покидающих запрещенную зону, возрастает. Освободившееся место на энергетическом уровне принято называть "дыркой". Нетрудно догадаться, что "дырки" имеют положительный заряд, а процесс их образования, а также образования свободных электронов называется генерацией. Свободные электроны обозначаются буквой n, а дырки p, а процесс образования электрической энергии n-p переходом.
    Процесс идет намного интенсивнее при добавлении к кремнию специальных примесей, например, бора или мышьяка.

    От принципа действия к реальной конструкции
    Конструкция простейшего элемента, используемого в солнечных батареях, представляет собой два тонких листа, сделанных из кремния или иного полупроводникового материала с добавлением специальных примесей. В одной пластине при этом образуется избыток электронов, а в другой избыток "дыр". В результате образуется направленное движение электронов, что и является электрическим током.
    Как видите, для получения электрической энергии подобным образом не нужно никаких иных преобразований или химических реакций. Устройство по идее, может работать бесконечно долго. Единственным условием для приведения его в действие является наличие солнечного света, выступающего в роли катализатора процесса.
    Электрическая энергия в таких батареях вырабатывается только днем. Для бесперебойного электроснабжения необходимо использовать аккумуляторы, позволяющие создавать запас энергии, расходоваться который будет с наступлением темноты.

Структура солнечного элемента
Структура солнечного элемента

1. источник света
4. токовыводящий слой
2. наружный слой
5. внутренний слой
3 и 6 - контакты



Ниже приводится таблица, в которой представлены характеристики различных полупроводниковых элементов, используемых для изготовления солнечных батарей.

Характеристики различных полупроводниковых элементов


    Из таблицы видно, что наибольший эффект может быть достигнут при изготовлении панелей фотоэлементов из кремния или использования для этих целей многослойных материалов.

    Достоинства солнечных батарей
  • Долговечны и надежны
  • Не загрязняют окружающую среду
  • При их эксплуатации не нужны расходные материалы
  • Могут работать в пасмурную погоду
  • При правильной установке не требуют ухода. При использовании в городских условиях необходимо своевременно очищать поверхность батареи от пыли и грязи. Для этого не требуются специальные приспособления или особая квалификация обслуживающего персонала.
  • Легкие. Монтаж несложный.

        Вывод
        Главным недостатком солнечных батарей является их высокая стоимость, что препятствует широкому распространению устройств этого вида. На сегодняшний день она составляет не менее 30000рублей за кВт-час. Стоимость батареи для обычного загородного дома, рассчитанного на одну семью, составляет 300 000 рублей. При этом не учитывается стоимость аккумулятора, доставки и монтажа. При существующих ценах на электроэнергию, затраты на приобретение солнечной батареи окупятся в течение 30 лет.
        Солнечные батареи для снабжения электроэнергией жилых домов на сегодняшний день в нашей стране использовать невыгодно.
        Но их можно использовать для зарядки мобильных телефонов, небольших светильников и ноутбуков, что особенно важно в походных условиях. Такое устройство стоит от двух до десяти тысяч и позволяет заряжать мобильный телефон или фонарик в любое время.


  • Вернутся к списку статей об альтернативной энергетике

    Форум об альтернативных источниках электроэнергии