Енергія, що отримується від сонячних батарей, є основою для вироблення електроенергії – це очевидний факт. Інженерами в галузі альтернативної енергетики розроблені кілька концептуально різних, але, при цьому, фундаментальних способів перетворення енергії сонячних променів. У зв’язку з цим виділяють два основних типи сонячних електростанцій: теплові і фотоелектричні.
Принцип роботи теплових СЕС полягає в тому, що, завдяки енергії сонця підвищується температура води, і вона переходить в стан пари. Отримана пара поставляється в спеціальну турбіну, що обертає генератор електроенергії. Цей спосіб, іменований паротурбінним циклом, застосовується найбільш широко. Ще одним варіантом роботи теплової СЕС може служити двигун Стірлінга. Процес отримання енергії таким способом передбачає підвищення температури робочого об’єкта під дією сонячних променів. Об’єкт, у свою чергу, розташовується безпосередньо в двигуні, що призводить в стан руху генератор.
Основна концепція роботи фотоелектричних сонячних електростанцій – це пряме перетворення одержуваної радіації від сонця в електроенергію. Цей процес неможливий без фотоелектричного перетворювача. У своєму складі перетворювач в основному містить кристалічні частки або тоненьку плівочку матеріалу, що має властивості напівпровідника. У цьому пристрої поглинуті кванти сонячного світла перетворюються в електричну енергію. Розміри перетворювача досить невеликі, тому в умовах роботи сонячної електростанції їх з’єднують у систему модулів. Недоліком такої експлуатації фотоелектричних перетворювачів є втрата певної частки електроенергії з вини провідників, що з’єднують модулі воєдино.
З достоїнств фотоелектричних сонячних електростанцій можна виділити невибагливість щодо місця розташування, досить високий рівень надійності, екологічність (не виробляють шкідливих для природного середовища речовин). Як і будь-які інші установки, СЕС такого виду мають свої недоліки: метеозалежність, фінансова витратність.
Сонячна електростанція прямого перетворення енергії складається з:
– фотоелектричних модулів, які розміщені на чітко фіксованих решітках або тих, що обертаються;
– пристроїв, що концентрують сонячну радіацію;
– конверторів та інверторів, які перетворюють електричний струм (постійний/перемінний);
– підвищуючих трансформаторних установок;
– системи накопичення сонячної енергії.
Перетворення енергії сонячних променів в електрику відбувається безпосередньо за допомогою фотоелектричних установок. Цей процес можна описати наступним чином: на матеріал, що має властивості напівпровідника, направляються світлові та інфрачервоні промені. У напівпровіднику при наявності таких умов виникає електрорушійна сила. Цей процес носить назву «фізичного явища фотоефекту». Спеціальні пристрої, які функціонують за допомогою використання даного ефекту, називають фотоелектричними перетворювачами (ФЕП). Вони виробляються з матеріалів, які мають властивості напівпровідників з р – і n – провідністю. У більшості випадків для створення ФЕП використовують германій або кремній. В реаліях сучасної альтернативної енергетики все частіше стали використовувати для цієї мети арсенід і антимонід галію, які створюють два шари в фотоелектричних перетворювачах. Кожен шар виконує свою функцію: один – перетворює в електроенергію світлові промені, другий – інфрачервоні. ФЕП з таким видом напівпровідника має більшу продуктивність.
