Как работают солнечные батареи: все, что вы хотели узнать об альтернативной энергетике

Истoрия сoлнeчныx бaтaрeй

Сoлнeчныe бaтaрeи нe тoлькo oбeспeчивaют дoступ к прaктичeски нeиссякaeмoму истoчнику энeргии, нo и снижaют выбрoсы СO2 в aтмoсфeру, избaвляя oт нeoбxoдимoсти сжигaть искoпaeмoe тoпливo. Кaк пoявились сoлнeчныe бaтaрeи, кaк oни рaбoтaю и кaкoe будущee иx ждeт.

Краткая бесчинство

Первый шаг в долгой истории солнечной энергетики был сделан в 1839 году, подчас французский физик Александр Эдмон Беккерель открыл фотоэлектрический результат. Более ста лет погодя химик Кельвин Фуллер, физик Джеральд Пирсон и конструктор Дэрил Чапин, работавшие в компании Bell Laboratories, построили главный кремниевый фотоэлемент.

Никто изо изобретателей не думал об отказе через нефти или защите окружающей среды: Чапин пытался образовать источники питания для телефонов, установленных в отдаленной местности, а Пирсон и Фуллер исследовали свойства полупроводников.

Вроде работают солнечные батареи?

Воеже понять принцип работы фотоэлементов, нельзя не обратиться к строению атома кремния. Нате его внешней электронной оболочке (у)потреблять вакантные места для электронов, которые малость пытается заполнить, образуя с другими атомами кристаллическую решетку. Нетто кристаллический кремний не может протягивать ток, поэтому в солнечных панелях его смешивают с фосфором, получи и распишись внешней электронной оболочке которого уписывать избыточный электрон. Полученный матерьял известен как кремний n-в виде.

Кремний n-типа располагается получай внешней поверхности солнечной панели, в в середке его сменяет кремний p-как. В его состав добавлены такие простейшие положения, как галлий или сверло, у которых на внешней электронной оболочке отнюдь не хватает электрона. Когда фотоны солнечного света возбуждают избыточные электроны в n-кремнии, тетка стремятся заполнить вакантные места в p-кремнии. Ранверс заряженных частиц генерирует электроток.

Солнечные батареи сегодня

Для протяжении большей части XX века фотоэлементы планировалось эксплуатировать для энергообеспечения космических аппаратов, почему их старались сделать подобно ((тому) как) можно более легкими. В наши время солнечные батареи массово используются нате Земле, поэтому они должны водиться прочными и долговечными. Для сего слой кремния накрывают прозрачным стеклом, пропускающим ультрафиолет.

Супротивный важнейшей характеристикой солнечных батарей стала их непроизводительность – то есть количество солнечного света, упавшего получи квадратный метр фотопанели и преобразованного в освещение.

Около десяти лет взад КПД фотоэлементов колебался неподалёку 13%, однако к 2019 году возлюбленный возрос до примерно 20%.

Точно увеличить предел эффективности кремниевых панелей?

Физическая душа кремния ограничивает теоретически возможную производительность солнечных панелей значением в 29%. Да есть способы преодолеть сие ограничение. Например, недавно исследователи с MIT доказали, что максимальный Коэффициент полезного действия кремниевых фотоэлементов можно добавить до 35%, дополнив конструкцию тонкими слоями тетрамицена и оксинитрида гафния. Они позволяют одному фотону выбивать единым) (духом два электрона.

Другая мочь – использование новых материалов, как например, перовскитов. Всего за одну каплю лет эффективность перовскитных солнечных элементов выросла с 10% впредь до 20%. К сожалению, вне лаборатории результаты в эту пору не такие впечатляющие, поелику перовскит быстро теряет приманка свойства под воздействием воды и других внешних факторов.

В качестве кого интегрировать энергию Солнца в энергосистему?

Кардинальный недостаток Солнца в качестве источника энергии – его непостоянность. Ночью и в пасмурную погоду фотоэлементы становятся бесполезными. Непринуждённый выход – объединение солнечных панелей с батареями про хранения энергии. Кроме того, утилизация солнечной энергии можно оптимизировать с через систем умного дома. Они могут, вот хоть, воспользоваться жарким днем, с целью включить кондиционеры и охладить семья к приходу хозяина.

Both comments and pings are currently closed.

Comments are closed.