Побудова сонячної батареї

Перетворення сонячного світла відбувається в батареях (тобто послідовно підключених групах) фотоелементів, які назву «сонячних батарей». За яким же принципом працюють сонячні батареї?

Процес перетворення сонячного світла

«Серцем»  фотоелемента є кремнієвий кристал. З кремнієм (точніше його оксидами) ми зустрічаємося кожен день – це знайомий нам пісок. Таким чином, можна сказати, що кремнієвий кристал – це вирощена в лабораторії гігантська піщинка. Кристалам надають форму куба і ріжуть на платини товщиною в двісті мікрон (приблизно три-чотири товщини людської волосини).

На кремнієву пластинку з одного боку наносять надтонкий  шар фосфору, з іншого боку – найтонкий шар бору. Там, де кремній контактує з бором, виникає надлишок вільних електронів, а там, де кремній контактує з фосфором, навпаки електрони в нестачі, виникають так звані «дірки». Стик середовищ, що володіють надлишком і нестачею електронів, називається у фізиці р-н перехід. Фотони світла бомбардують поверхню пластини і вибивають надлишкові електрони фосфору до бракуючих електронів бору. Впорядкований рух електронів – це і є електричний струм. Залишилося тільки «зібрати» його, провівши через пластину металеві доріжки. Так в принципі влаштований кремнієвий фотоелемент.

Потужність однієї пластинки-фотоелемента досить скромна, її вистачить хіба що для роботи лампочки кишенькового ліхтарика. Тому окремі елементи збирають в системи-батареї. Теоретично можна зібрати з елементів батарею будь-якої потужності. Батарею укладають на металеву підкладку, армують для підвищення міцності і накривають склом. Важливо, що сонячна батарея перетворює в електрику не тільки видиму, але і ультрафіолетову частину сонячного спектра, тому скло, яке покриває батарею обов’язково повинне пропускати ультрафіолет.

Важливою перевагою сонячної батареї є те, що вона використовує світло, а не тепло, тому, на відміну від колектора, сонячна батарея може працювати і взимку, головне щоб хмари не закривала сонячне світло. Існують проекти будівництва величезних полів сонячних батарей в Арктиці й Антарктиці, які будуть накопичувати енергію під час піврічного полярного дня, який на півночі настає влітку, а на півдні – взимку, тобто дві гігантські сонячні електростанції ніколи не будуть одночасно не працювати.

Це все в далекій перспективі, а отримати користь з властивостей сонячної батареї можна вже сьогодні, обладнавши своє житло мініатюрної геліоелектростанцією. Така станція звичайно навряд чи зможе повністю задовольнити потреби господарства в електриці, але, без сумніву, стане дієвим фактором економії сімейного бюджету.