ответы на детские вопросы
Солнечная батарея состоит из множества солнечных элементов, в каждом из которых энергия света непосредственно превращается в электрическую энергию. Это совсем несложно, только для изготовления солнечного элемента нужно найти вещество с подходящими свойствами. Свет — это поток частиц под названием фотоны. Фотоны, столкнувшись с каким-либо веществом, могут поглотиться молекулами или атомами этого вещества. Видел ли ты когда-нибудь, как художники рисуют Робина Бобина? (Это тот самый, который "скушал сорок человек, и корову, и быка, и кривого мясника".) Они рисуют его очень толстым. И чем больше он съедает, тем больше толстеет. Нечто похожее происходит и с атомами. Когда атом поглощает фотон, то он "толстеет", становится больше. Как же атом может растолстеть? Ведь он совсем не похож на мешок. Вот живот у Робина Бобина — похож, потому и раздувается. Атом состоит из ядра и электронов, которые движутся вокруг ядра. Ядро как бы окутано электронным "облачком". Так вот, когда атом поглощает фотон, это электронное облачко и раздувается. (Электроны начинают двигаться на большем расстоянии от ядра.) Так "толстеет" атом. Чем больше энергия у фотона, который он проглотил, тем больше он "растолстеет". И вполне возможно, что атом настолько увеличится в размере, что может некоторые свои электроны совсем потерять, как Робин Бобин пуговицы на жилете, когда он проглотил "церковь, дом и кузницу с кузнецом": жилет лопнул и пуговицы отскочили. Вот на этом свойстве и основано действие солнечной батареи. Нужно подобрать такое вещество, чтобы его атомы, поглощая фотоны солнечного света, сильно "толстели" и теряли бы свои электроны. Тогда электроны становились бы свободными. А свободные электроны — это и есть возможность создать электрический ток. Таких веществ немало. Одно из самых распространённых — кремний, который входит в состав обыкновенного речного песка. Кремний и можно использовать для создания элементов солнечных батарей. На свету в солнечных элементах накапливаются свободные электроны, которые отскакивают от "растолстевших" атомов. Если эти элементы соединить проводочками с тем местом, где электронов мало, то накопившиеся электроны потекут туда, как вода под уклон. Вот и появится электрический ток. Солнечные батареи выглядят как плоские панели. Хороши они тем, что просты, надёжны и долговечны. Ведь в них нет никаких трущихся и движущихся частей, которые могут испортиться от трения или сломаться. Они могут быть очень маленькими, если нужно мало энергии (например, для калькулятора). А самое главное — они не загрязняют окружающую среду. При работе солнечной электростанции нет совершенно никакой грязи: нет дыма и копоти, как от тепловой электростанции, нет радиоактивных отходов, как от электростанции атомной. Одно только плохо: она не работает в пасмурный день и ей нужны большие свободные поверхности для размещения солнечных элементов. Поэтому с таким удовольствием используют солнечные батареи в космосе: туч и облаков там нет, а свободного места сколько угодно. Солнечные батареи — главные источники энергии для околоземных спутников и космических станций.
Предоставлено автором,
опубликовано 6 марта 2007 года.
В виду использования несовершенных источников энергии, таких как топливная, гидро – и атомная энергетика, большую популярность приобрели способы получения энергии солнца и ветра. При этом, так как солнечная энергия более постоянная, нежели энергия силы ветра, она занимает первое место по разработкам и внедрению в жилища.
От подобных условий зависит производительность таких преобразователей. Для одних КПД в 7% это норма, другие имеют показатель со значением КПД 35 %, что, кстати, сравнимо с КПД бензинового двигателя, то есть это весьма неплохой результат.
Преимущество таких батарей в том, что они эффективны даже в рассеянном потоке света, КПД у них не высокий, а кремниевый слой все равно довольно быстро изнашивается.
Монокристаллические солнечные батареи
Получают дробление кремниевого кристалла на отдельные элементы. Распознаются по форме со скошенными углами. Самый дорогой вариант, но и самый эффективный: КПД составляет 20-25%.
Замена привычного варианта отопления на солнечную энергию
Чтобы иметь представление о том, как выглядит тот или иной тип батареи можно, поискать фото солнечных батарей на просторах сети Интернет.
Итак, первое, и важное составляющее это преобразователи энергии солнца в ток, изготовленные из кремниевых полупроводников. Для запаса переработанного тока нужен аккумулятор, но для обеспечения безопасности и нормальной работы потребуется также контролер заряда.
Но обычно это довольно дорогостоящие системы обывателям не по карману. Поэтому важно учесть расположение жилища, погодные условия и климат, величину солнечной активности, стороны, где будет вставать и садится солнце.
На работоспособность подобных систем влияет и температура. Кремниевые полупроводники рассчитаны на температуру от -40 С до +50 С.
Самодельная солнечная батарея изготовление солнечной панели своими руками в домашних условиях: фото.
Автор изготовил две самодельные солнечные панели для домашних нужд и на случай отключения бытовой сети электропитания. Далее предоставлены фото и описание самого процесса сборки.
Использованы следующие материалы:
- Элементы для солнечной панели и плоские проводники (куплены на eBay)
- Стекло размером 860 х 660 мм.
- Пластиковый профиль для пластикового окна.
- Силиконовый герметик.
- Скотч.
- Полиэтиленовая плёнка.
- Медный кабель (для подключения панели).
- Паяльник, олово, припой, канифоль.
- Старый советский утюг.
- Дрель.
- Канцелярский нож.
Изготовление солнечной батареи.
Данный комплект солнечных элементов состоит из 36 штук, их нужно спаять в единую цепь, на рисунке показана схема подключения элементов в панель.
Пластины элементов лицевой стороной выложены на стекло и спаяны в батарею, использованы плоские проводники, которые идут в комплекте с элементами для батареи, для пайки применялся припой ПОС- 40 и канифоль. Для пайки лучше взять паяльник мощностью 40 Вт, так как пластины хорошо отводят тепло, пайка менее мощным паяльником будет затруднительна, 25 ватный паяльник не сможет достаточно прогреть место пайки.
На видео подробно показано как паять элементы в панель.
В результате получилась вот такая батарея из элементов.
Элементы панели хорошо пропаяны, 36 пластин были спаяны за пару часов.
Пластины были приклеены к стеклу скотчем.
На стекло по контуру наклеен двухсторонний скотч.
Задняя сторона короба покрыта полиэтиленовой плёнкой и заклеена на торцах.
Раму корпуса автор изготовил из пластиковых профилей, которые используются для сборки пластиковых окон.
Пластиковые профиля клеил обычным советским утюгом. Края профиля срезаются под углом 45 градусов, нагреваются на подошве утюга и соединяются между собой.
Установка стекла с солнечными элементами в раму, края стекла промазаны силиконовым герметиком.
Автор изготовил две такие панели и подключил их через диоды Шоттки (40 А) к автомобильному аккумулятору, диод не позволяет аккумулятору разряжаться когда панель в ночной период начинает не производить, а поглощать энергию. Оптимально панель подключать через контроллер как показано на рисунке.
Солнечная батарея выдает 20,2 — 20,6 V, ток короткого замыкания 3,4 А, панель подключена к аккумулятору на 40 А.
Ток заряда аккумулятора 2,48 А.
После тестирования солнечные панели были установлены на крыше под углом 35 градусов, направление юго-восток. Рекомендую посмотреть ещё один вариант сборки самодельной панели.
Интересное видео о изготовлении солнечной батареи.