Принцип работы солнечной батареи и ее устройство

На что обратить внимание при выборе

Мощность, количество светодиодов

Очень важный параметр. От него зависит уровень освещенности, яркости светильников, их количество, расстояние между ними. Мощность обычно указывается в Ваттах. Как правило, покупатели лучше всего представляют себе мощность более привычных ламп накаливания. Поэтому существуют таблицы с аналогами мощностей светодиодных ламп и ламп накаливания.

Исходя из такой таблицы, не трудно прикинуть, какой мощности необходимы led-лампы для создания подсветки или полноценного освещения.

Степень защиты IP

Указывается на всех электрических приборах. Первая цифра показывает, насколько светильник защищен от проникновения пыли, твердых частиц. Вторая отмечает уровень защиты от влаги, брызг, струй воды.

Для  безопасной работы корпус и батареи должны быть защищены от попадания пыли, влаги. Для уличной установки рекомендуется класс защиты не менее IP44. Чем выше, тем безопасней. Для фонтанных фонарей IP составляет не менее 67.

Тип стекла

Зависит от климата, количества солнечных лучей. Для южных регионов, где солнце – частый гость на небе, можно выбрать панели с гладким стеклом.

Если погода преобладает облачная, то стоит выбрать рефлекторное стекло. Оно позволит максимально использовать рассеянные солнечные лучи для зарядки аккумуляторов.

Закаленное стекло рекомендуется для общественных пространств, чтобы защитить панели от повреждений.

Вид кремния в светильниках

Зависит от эксплуатации. Более дорогие мульти-, монокристиллы подходят для круглогодичного использования. Для дачного летнего использования достаточно поликристаллов.

Если есть возможность установки больших по площади солнечных батарей, то можно пользоваться тонкопленочными. Они недороги, вырабатывают довольно дешевую энергию.

Специалисты сходятся во мнении, что свойства солнечных панелей гораздо сильнее зависят от качества изготовления, чем от типа

Лучше обращать внимание на репутацию производителя для выбора надежного изделия. Хорошо зарекомендовали себя венгерская фирма Novotech, австрийская Globo Lighting и др

Тип и емкость аккумулятора

Стандартного заряженного аккумулятора емкостью 600-700 мА/час хватит на 8-10 часов работы ночью. Исходя из конкретных потребностей в освещении, можно выбрать как менее емкие батареи, так и более емкие

Для этого обращайте внимание на время работы ламп при полном заряде аккумулятора. Для освещения в течение всей ночи лучше выбирать аккумуляторы с напряжением не менее 3 В

Тип аккумулятора не играет роли для характеристик светильников: оба вида отличаются стабильной работой при температурах от -50⁰С до +50⁰С. Никель-металлогидридные стоят дороже, но служат несколько дольше. В состав никель-кадмиевого аккумулятора входит экологически ядовитый кадмий, поэтому могут возникнуть трудности с его утилизацией.

Качество контроллеров и дополнительные опции

От контроллеров  зависит срок службы светильников, автономность, другие характеристики. Дополнительные устройства, типа датчика движения, фотореле, позволяют не задумываться о включении и выключении фонарей.

Внешний вид, способ установки

Дизайн важен для декорирования местности.

Способ установки выбирается в зависимости от назначения. Для садовых светильников достаточно ножки, втыкаемой в землю. Более «серьезные» осветительные приборы требуют подвесного монтажа или высокой опоры.

Теперь немного формул о принципе работы солнечных батарей.

Как работает солнечная панель? К примеру, солнечная батарея замкнута на нагрузку с измерянным сопротивлением (Rн)
. В цепи, следовательно, появляется ток (I)
. При этом показатель I
формируется в прямой зависимости от качества преобразователя в цепи, силой солнечного освещения и сопротивления. Далее разберём Uн
. Uн
— это напряжение, которое создаётся на зажимах солнечных батарей. В итоге зная эти показатели, мы можем высчитать мощность, которая появляется в нагрузке на установку: Pн = IнUн

Однако оптимальное сопротивление у каждой панели своё и зависит оно от уровня КПД.

При пасмурной погоде заряд аккумуляторов из-за меньшей выработки панелями электричества, естественно снижается.
Во время такого процесса, электроэнергию принимает приёмник. Другими словами, аккумуляторы работают всегда либо на заряд либо на разряд. Этот механизм взаимодействия управляется контроллером.

Чаще всего работа аккумуляторов в цепи устроена таким образом, что они очень быстро заряжаются до 80-90%, а потом долго набирают остаток заряда.
На сегодняшний день самые эффективные для использования в системах альтернативного снабжения электроэнергией батареи — гелевые. Такие батареи не требуют обслуживания и неприхотливы в условиях работы. При этом срок службы обычно достигает 10 лет.

Поиск и устранение неполадок в светильниках на солнечных батареях

Если светильник перестал светить, то проверьте, но окислились ли контакты внутри него

Осторожно разберите корпус, почистите от оксидов контакты батареи и аккумуляторов

Окисление контактов часто вызывает попадание влаги внутрь, особенно у недорогих приборов. В таком случае после очистки после сборки обработайте стыки корпуса герметиком.

В другом случае источником отказа в работе служит обрыв проводов. В затемненном помещении проверьте места пайки. Если обнаружен обрыв, то прикрепить провод на место можно методом холодной  сварки. Также провод можно поменять полностью и подтянуть контакты.

Если указанные методы не помогли, то стоит проверить аккумулятор на работоспособность. Возможно, он исчерпал свой ресурс и его нужно поменять.

Если не помогла и замена аккумулятора, то батарея пришла в негодность – требуется замена.

Эффективность батарей гелиосистемы

Один фотоэлемент даже в полдень при ясной погоде выдает совсем немного электроэнергии, достаточной разве что для работы светодиодного фонарика.

Чтобы повысить выходную мощность, несколько ФЭП объединяют по параллельной схеме для увеличения постоянного напряжения и по последовательной для повышения силы тока.

Эффективность солнечных панелей зависит от:

• температуры воздуха и самой батареи;
• правильности подбора сопротивления нагрузки;
• угла падения солнечных лучей;
• наличия/отсутствия антибликового покрытия;
• мощности светового потока.

Чем ниже температура на улице, тем эффективней работают фотоэлементы и гелиобатарея в целом. Здесь все просто. А вот с расчетом нагрузки ситуация сложнее. Ее следует подбирать исходя из выдаваемого панелью тока. Но его величина меняется в зависимости от погодных факторов.

Гелиопанели выпускаются с расчетом на выходное напряжение, кратное 12 В – если на аккумулятор надо подать 24 В, то две панели к нему придется подсоединить параллельно

Постоянно отслеживать параметры солнечной батареи и вручную корректировать ее работу проблематично. Для этого лучше воспользоваться контроллером управления, который в автоматическом режиме сам подстраивает настройки гелиопанели, чтобы добиться от нее максимальной производительности и оптимальных режимов работы.

Идеальный угол падения лучей солнца на гелиобатарею – прямой. Однако при отклонении в пределах 30-ти градусов от перпендикуляра эффективность панели падает всего в районе 5%. Но при дальнейшем увеличении этого угла все большая доля солнечного излучения будет отражаться, уменьшая тем самым КПД ФЭП.

Если от батареи требуется, чтобы она максимум энергии выдавала летом, то ее следует сориентировать перпендикулярно к среднему положению Солнца, которое оно занимает в дни равноденствия по весне и осени.

Для московского региона – это приблизительно 40–45 градусов к горизонту. Если максимум нужен зимой, то панель надо ставить в более вертикальном положении.

И еще один момент – пыль и грязь сильно снижают производительность фотоэлементов. Фотоны сквозь такую “грязную” преграду просто не доходят до них, а значит и преобразовывать в электроэнергию нечего. Панели необходимо регулярно мыть либо ставить так, чтобы пыль смывалась дождем самостоятельно.

Некоторые солнечные батареи имеют встроенные линзы для концентрирования излучения на ФЭП. При ясной погоде это приводит к повышению КПД. Однако при сильной облачности эти линзы приносят только вред.

Если обычная панель в такой ситуации будет продолжать генерировать ток пусть и в меньших объемах, то линзовая модель работать прекратит практически полностью.

Панели устанавливать надо так, чтобы на пути солнечных лучей не оказалось деревьев, зданий и иных преград.

Популярные модели и марки светильников на солнечных батареях

С датчиком движения

Удобная опция для освещения объектов, где свет нужен в момент присутствия человека. Датчик движения позволяет включать свет, когда в зону действия сенсора попадает движущийся объект. Если функция становится ненужной, то в большинстве светильников ее можно отключить.

Из популярных моделей с датчиком движения можно назвать китайский фонарь Star Alliance YH0607A-PIR / Sanhoo 2LEDPIR и венгерский светильник Novotech Solar 357413.

Star Alliance YH0607A-PIR / Sanhoo 2LEDPIR

Star Alliance YH0607A-PIR / Sanhoo 2LEDPIR

Star Alliance предназначен для настенного крепления, крепеж универсальный. Лампа светит в двух режимах: фоновом и ярком (при появлении движущихся объектов). Фоновый режим можно отключать.

Мощность солнечной панели – 0,4 Вт, емкость аккумуляторов – 400-500 мА*ч, IP44. В зависимости от модели различается количество светодиодов и, соответственно, яркость (от 40 до 150 лм).

Novotech Solar 357413

Novotech Solar 357413

Наземный светильник с датчиком движения. 28 светодиодов обеспечивают освещение площади равной 5 м2. Мощность лампы составляет 2,5 Вт, цветовая температура 3000 К. IP54. Высота светильника – 600 мм. Изготовлен из металла и пластика.

Для дачи

Для красивой подсветки дачных дорожек и декорирования участка можно воспользоваться декоративными светодиодными светильниками «на ножке». Они устанавливаются сразу в грунт. При желании их легко переместить в другое место, а на зиму легко убрать на хранение. Почти все образцы оснащаются фотореле, некоторые датчиками движения. Например, упоминавшийся Novotech Solar 357413 хорошо подойдет для подсветки дорожек. Также пользуются популярностью Globo Lighting Solar 33839, 33271 и многие другие модели.

Globo Lighting Solar 33839

Globo Lighting Solar 33839

Оригинальный австрийский светильник со встроенным термометром. Корпус металлический, плафон – пластиковый. Световой поток лампы – 270 лм, площадь освещения 0,1 2, IP44. Стойка высотой 37,7 см. Заряда аккумулятора напряжением 3 В хватает на 8 часов непрерывной работы. У светильника есть два режима: ручной и автоматический (с фотореле). Цена около 2900 рублей.

Globo Lighting Solar 33271

Globo Lighting Solar 33271

Стильный внешний вид, стойка высотой 68 см. Металлический корпус, пластиковый плафон. Площадь освещения  0,1 м2, напряжение аккумулятора 1,2 В, мощность лампочки 0,05 Вт, IP44.

Для походов

Для туристов главное – удобство. Фонарь должен быть нетяжелым и негабаритным. Часто солнечная батарея дублируется встроенными аккумуляторами или возможностью заряда от сети 220 В. Хороший представитель кемпинговых фонарей — SX-6800T/GH-5800T. Он недорогой, оснащен 6 светодиодами. Цена около 400 рублей. Заряжается как от сети, так от солнечных батарей. Может подвешиваться или использоваться в руке.

SX-6800T/GH-5800T

С USB разъемом

Удобная опция для заряда гаджетов от светильника. Часто им освещаются кемпинговые фонари, как например, G-85. Он похож на модель SX-6800T/GH-5800T, но имеет usb-разъем для зарядки электронных устройств. К тому же светить может не только от солнечной батареи и сети 220 В, но и от обычных батареек. 6 светодиодов обеспечивают яркий световой поток. Емкости аккумулятора хватает на 5-9 часов работы. Имеет ручку для подвешивания. Высота регулируется.

G-85 в сложенном виде

Уличные фонари

Уличные светильники мощнее других типов. Они оснащены множеством светодиодов мощностью 0,06 Вт, поэтому светят ярко и на большую площадь. При выборе уличного фонаря стоит отметить мощность аккумулятора (чем мощнее, тем лучше), поверхность плафона (лучше выбирать рифленое стекло).

В качестве примера можно привести модели LC СВЕТЛЯЧОК 4,5 В и Novotech Solar 358020.

LC Светлячок 4.5Вт

Оснащен датчиком движения, фотореле. IP 54. Световой поток 520 лм. Цветовая температура 6000 К. Заряжается за 6-8 часов, полностью заряженный работает до 12 часов. Имеет разные варианты режимов работы. Цена около 1000 рублей.

Novotech Solar 358020

Настенный светильник, ip54. Мощность лампы 12,4 Вт. Световой поток 500 лм. Цветовая температура 6000 К. Напряжение аккумулятора 3,7 В. Пластиковый корпус.

Страна Шамбала. Тибет

Позитивное мышление — залог успеха

Зачастую со всех сторон может обрушиться негатив. В настоящем времени человечеству необходимы инструменты для того, чтобы достичь счастья, удовлетворения и успеха. …

Остров Пасхи в древности

Остров Пасхи известен своими скульптурами, которыми усеяна вся суша. Эти скульптуры сделаны из камня и называются Моаи. Для того чтобы привезти…

Церковь Иоанна воина

Самое первое упоминание о церкви Иоанна Воина относится к 1625 году. Тогда она располагалась на берегу Москвы-реки, ближе к Крымскому мосту, …

Шхуна Мальборо

В безбрежных просторах океанов дрейфует огромное количество судов, которые по тем или иным причинам оказались без экипажа. Из года в…

Причудливые острова Палау

Острова Палау — это достаточно новое и необычное туристическое направление. Для жителей большинства российских регионов оно остаётся малоизвестным ввиду значительной удалённости…

VLA телескоп

Созданиебыло мотивировано четко осознанной в начале шестидесятых годов необходимостью иметь инструмент, способный строить изображения и обладающий при этом максимально возможными разрешением, …

Плазменный двигатель для межпланетного космического корабля

В рамках освоения Луны, Марса и других объектов межпланетного пространства перед российской космонавтикой была поставлена задача создания космических аппаратов, использующих качественно…

Храм Святого Людовика

Храм Святого Людовика Французского католический храм в Москве. Один из трёх действующих католических храмов Москвы наряду с кафедральным собором Непорочного…

Несмотря на сокращение площади материкового льда Антарктиды, его толщина увеличивается.Последняя…

Получили настолько широкое распространение, что каждый пользователь может заказать комплектующие и самостоятельно своими руками собрать и установить фотоэлектрические панели. Конечно, вопрос цены остаётся актуален, ведь солнечные панели совсем не дешёвый вариант, зато это экологично. А стоимость, с каждым годом становится всё дешевле. Так что каждый, наверняка сталкивался с идеей использования такого источника электричества, но вот принцип работы солнечной батареи знает далеко не каждый.

Видео о том, как работает солнечная батарея

Как работает солнечная батарея

Все живое на земле возникло, благодаря энергии солнца. Ежесекундно на поверхность планеты поступает огромное количество энергии в виде солнечного излучения. В то время, как мы сжигаем тысячи тонн угля и нефтепродуктов для обогрева жилища, страны, расположеные ближе к экватору изнывают от жары. Пустить энергию солнца на нужды человека — вот достойная для пытливых умов задача. В этой статье мы рассмотрим конструкцию прямого преобразователя солнечного света в электрическую энергию — солнечного элемента.

Тонкая пластина состоит из двух слоев кремния с различными физическими свойствами. Внутренний слой представляет собой чистый монокристаллический кремний, обладающий дырочной проводимостью. Снаружи он покрыт очень тонким слоем «загрязненного» кремния, например с примесью фосфора. На тыльную сторону пластины нанесен сплошной металлический контакт. У границы n-и p- слоёв в результате перетечки зарядов образуются обеднённые зоны с нескомпенсированным объёмным положительным зарядом в n-слое и объёмным отрицательным зарядом в p-слое. Эти зоны в совокупности и образуют p-n-переход.

Возникший на переходе потенциальный барьер препятствует прохождению основных носителей заряда, т.е. электронов со стороны p-слоя, но беспрепятственно пропускают неосновные носители в противоположных направлениях. Это свойство p-n-переходов и определяет возможность получения фото-ЭДС при облучении ФЭП солнечным светом. Когда СЭ освещается, поглощенные фотоны генерируют неравновесные электронно-дырочные пары. Электроны, генерируемые в p-слое вблизи p-n-перехода, подходят к p-n-переходу и существующим в нем электрическим полем выносятся в n-область.

Аналогично и избыточные дырки, созданные в n-слое, частично переносятся в p-слой. В результате n-слой приобретает дополнительный отрицательный заряд, а p-слой — положительный. Снижается первоначальная контактная разность потенциалов между p- и n-слоями полупроводника, и во внешней цепи появляется напряжение. Отрицательному полюсу источника тока соответствует n-слой, а p-слой — положительному.

Большинство современных солнечных элементов обладают одним p-n-переходом. В таком элементе свободные носители заряда создаются только теми фотонами, энергия которых больше или равна ширине запрещенной зоны. Другими словами, фотоэлектрический отклик однопереходного элемента ограничен частью солнечного спектра, энергия которого выше ширины запрещенной зоны, а фотоны меньшей энергии не используются. Преодолеть это ограничение позвляют многослойные структуры из двух и более СЭ с различной шириной запрещенной зоны. Такие элементы называются многопереходными, каскадными или тандемными. Поскольку они работают со значительно большей частью солнечного спектра, эффективность фотоэлектрического преобразования у них выше. В типичном многопереходном солнечном элементе одиночные фотоэлементы расположены друг за другом таким образом, что солнечный свет сначала попадает на элемент с наибольшей шириной запрещенной зоны, при этом поглощаются фотоны с наибольшей энергией.

Батареи работают не от солнечных лучей, а от солнечного света в принципе. Электромагнитное излучение достигает земли в любое время года. Просто в пасмурную погоду энергии вырабатывается меньше. Например, мы устанавливали автономные фонари на солнечных батареях. Конечно, бывают небольшие промежутки, когда батареи не успевают полностью заряжаться. Но в целом за зиму это не так уж и часто происходит.

Интересно, что даже если на солнечную панель попадает снег, она все равно продолжает преобразовывать солнечную энергию. А за счет того, что фотоэлементы нагреваются, снег сам оттаивает. Принцип такой же, как подогрев стекла у машины.

Идеальная зимняя погода для солнечной батареи морозный безоблачный день. Иногда в такие дни даже рекорды по генерации можно устраивать.

Зимой эффективность солнечной батареи падает. В Москве и Подмосковье в среднем в месяц она вырабатывает в 8 раз меньше электроэнергии. Скажем, если летом для работы холодильника, компьютера и верхнего освещения дома нужен 1 кВт энергии, то зимой для надежности лучше запастись 2 кВт.

При этом на Дальнем Востоке продолжительность солнечного сияния больше, эффективность снижается всего в полтора-два раза. Ну и, конечно, чем южнее, тем меньше разница между зимним и летним периодом.

Так же важен угол наклона модулей. Можно выставить универсальный угол, на целый год. А можно каждый раз менять, в зависимости от сезона. Делают это не владельцы дома, а специалисты, которые выезжают на место.

Разновидности источников света на солнечных батареях

Единой классификации светильников не существует. Приборы на солнечных батареях делят по нескольким параметрам на разные группы.

По материалу, из которого изготовлен корпус ламп, выделяют:

• пластиковые;
• металлические с лакокрасочным защитным покрытием (бронза, сталь, другие сплавы);
• деревянные с покрытием против гниения и рассыхания.

Материал, из которого изготавливают плафоны для панелей, тоже отличается у разных ламп:

• гладкие стекла, которые максимально пропускают световой поток;
• рефлекторные стекла (хорошо подходят для местности с рассеянным светом и несолнечной погодой);
• закаленное стекло: прочное, устойчивое к механическим повреждениям.

В зависимости от типа аккумулятора выделяют никель-кадмиевые и никель-металлогидридные фонари. Последние стоят больше, но служат дольше. К тому же никель-металлогидридные аккумуляторы менее ядовиты для окружающей среды, чем никель-кадмиевые.

В зависимости от типа кремния для фотогальванических батарей выделяют:

• Монокристаллические модули. Они получаются методом литья частиц кремния высокой чистоты. В итоге получается темно-синий или черный однородный монокристалл, который нарезают на пластины нужного размера. Модуль вставляется в алюминиевую раму, накрывается противоударным стеклом. Монокристаллы дороже, но более эффективны в пересчете на 1 Вт мощности. Обладают самым высоким КПД (22%) и сроком службы.
• Мультикристаллические модули. Состоят из случайно собранных монокристаллов кремния, легируется фосфором и бором.
• Поликристаллические модули. Представляет собой объединение отдельно взятых кристаллов кремния, имеющих различную форму и ориентацию. Изготавливается методом охлаждения горячего расплава кремния. Имеет голубой и светло-синий цвет. Самые недорогие, но КПД ниже (15-18%). Срок службы меньше, требуется большая площадь батарей.

Кроме описанных кремниевых панелей применяют другие полупроводниковые соединения в виде тонких пленок:  CIGS (материал из меди, индия, галлия и селена), теллурид кадмия, аморфный кремний. Тонкопленочная технология дешевле, больше подходит для работы с рассеянным излучением. Таким батареям не нужен прямой солнечный свет. Однако для выработки одинаковой мощности площадь тонкопленочных батарей в 2-3 раза превышает площадь кремниевых. Их КПД самый низкий (6-15%).

Тонкопленочные панели из аморфного кремния

Тонкопленочные панели из теллурида

Тонкопленочные панели из CIGS

По внешнему виду различают:

• настенные фонари (стоит внимательно отнестись к месту их расположения: оно должно быть с прямыми солнечными лучами);
• подвесные;
• уличные фонари на столбах;
• парковые светильники (характеризуются панелями больших размеров для подсветки в течение нескольких дней);
• наземные (газонные) светильники на невысокой ножке (характеризуются красивым внешним видом, мобильностью);
• декоративные фонари для украшения пространств;
• фонтанные светильники для освещения водоемов (имеют высокий уровень влагозащиты, антикоррозионные свойства).

Достоинства и недостатки таких осветителей

Точечный фонарь

Основные плюсы:

• Экономичность: питание происходит за счет энергии солнца. Не требуются электричество, газ, бензин, другие источники энергии.
• Экологичность: сокращается расход невозобновляемых природных ресурсов. К тому же от солнечного освещения не выделяется вредных веществ (углекислый газ, тепло, окиси других элементов).
• Простой монтаж без дополнительных проводов, кабелей, подключения к электрической сети. Снижается вероятность аварий, связанных с повреждением коммуникаций.
• Мобильность.
• Безопасность: светильники на солнечных батареях безопасны для человека в плане повреждений электричеством. Не требуется заземление.
• Автоматизация.
• Большой выбор и разнообразный дизайн.

Недостатки тоже существуют:

• Зависимость от количества солнечных дней и часов. Короткий световой день или пасмурная погода мешают полностью заряжать аккумулятор.
• Нестабильность светового потока в зависимости от степени разряда аккумулятора.
• Трудности с ремонтом. Аккумуляторы и солнечные батареи практически невозможно починить. В случае неисправности требуется их замена.
• На сильном морозе, жаре возможны сбои в работе аккумуляторов.
• Высокая цена. (сомнительная окупаемость)

Устройство и принцип работы светильников на солнечных батареях

Основные элементы солнечного светильника

Светильник состоит из следующих конструктивных частей.

Солнечная батарея (или панель). Основной элемент светильника, самый дорогой. Панель состоит из фотогальванических ячеек, в которых энергия солнечных лучей преобразуется в электрический ток за счет фотогальванических реакций. Материал электродов используется разный. Именно от них зависит эффективность батареи.

Аккумулятор. Он накапливает электрический ток, который производит панель. Аккумулятор подсоединяется к батарее при помощи специального диода. Диод проводит электричество только в одну сторону. В темное время суток он становится источником энергии для лампочек, а в светлое – питает контроллер и другую автоматику. Обычно используются никель-металлогидридные или никель-кадмиевые аккумуляторы. Они хорошо справляются с многочисленными циклами заряд-разряд.

Источник света. Чаще всего используются светодиодные лампочки. Они расходуют минимальное количество энергии, выделяют мало тепла, долго служат.

Корпус. Все перечисленные компоненты заключены во внешний корпус. Он должен быть устойчивым к прямым солнечным лучам, осадкам, пыли и грязи. Иногда солнечная батарея размещается отдельно, а сам светильник в другом месте. Часто сверху корпуса размещается плафон, который выполняет защитные функции и рассеивает световой поток в пространстве.

Контроллер (выключатель). Прибор, который управляет процессом заряда/разряда. Иногда контроллер выполняет функцию фотореле — отвечает за автоматическое включение света, когда стемнеет. На некоторых моделях имеется ручной выключатель.

Опора светильника. Корпус размещается на металлической опоре: столбе или иной ножке. В зависимости от назначения опора изготавливается разной высоты.

Принцип действия заключается в следующем: солнечные лучи попадают на фотогальванические элементы и преобразуются в электрический ток. Ток через диод поступает в аккумулятор, который накапливает заряд. Днем, когда светло, фотореле (или ручной выключатель) препятствуют разряду аккумулятора. Но с наступлением темноты аккумулятор начинает работать: накопленная днем электроэнергия начинает поступать на источник света. Светодиоды начинают освещать пространство вокруг себя. На рассвете фотореле снова срабатывает, светильник перестает работать.

Схематичный принцип действия

В солнечный день энергии достаточно для работы светильника в течение 8-10 часов. При заряде в облачный день время работы снижается в несколько раз.

Контроллер, резистор и инвертор

Ежесекундно огромное количество солнечной энергии поступает на поверхность нашей планеты, давая жизнь всему живому. Достойной задачей для пытливых умов является решение, которое заставило бы ее служить нуждам людей. И это уже пытаются воплотить в жизнь те, кто изобрел конструкцию солнечной батареи, способной преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию.

Понять, как работает солнечная батарея, легче на примере конструкции, в основе которой лежит монокристаллический кремний.

Два слоя кремния с разными физическими свойствами образуют тонкую пластину. Внутренний слой – монокристаллический чистый кремний с р-типом проводимости, который покрыт снаружи слоем кремния «загрязненного». Это может быть, к примеру, примесь фосфора. Он обладает проводимостью n-типа. Тыльная сторона пластины покрыта сплошным металлическим слоем.

В каркасе фотоэлементы закреплены таким образом, чтобы можно было заменить, вышедший из строя. Вся конструкция покрыта закаленным стеклом или пластиком, которые ее защищают от негативного воздействия внешних факторов.

Выводы и полезное видео по теме

Принципы работы и схемы подключения солнечных батарей не слишком сложны для понимания. А с собранными нами ниже видеоматериалами разобраться во всех тонкостях функционирования и установки гелиопанелей будет еще проще.

Доступно и понятно, как работает фотоэлектрическая солнечная батарея, во всех подробностях:

Как устроены солнечные батареи:

Сборка солнечной панели из фотоэлементов своими руками:

Каждый элемент в системе солнечного электроснабжения коттеджа должен быть подобран грамотно. Неизбежные потери мощности происходят на аккумуляторах, трансформаторах и контроллере. И их обязательно надо сократить до минимума, иначе и так достаточно низкая эффективность гелиопанелей окажется сведена вообще к нулю.

Альтернативные источники энергии с каждым днем становятся все актуальнее. Причина тому — экологичность, возобновляемость, дешевизна. Энергия солнца — один из самых выгодных источников энергии. Ближайшие несколько миллиардов лет оно будет продолжать освещать нашу планету, отдавая огромное количество энергии, в отличии от газа и нефти. Сегодня мы научились использовать этот источник с помощью системы солнечных панелей, но мало кто понимает принцип работы солнечной батареи.
Давайте разберемся.

Для начала нужно понять, что система солнечного электроснабжения дома
это не только те черные или синеватые панели, которые устанавливаются на крышах домов. Эти светоприемники лишь один из четырех составляющих общей системы, в которую входят: