Наверно, не один любитель туризма хоть раз сталкивался с ситуацией, когда ну очень необходим заряженный аккумулятор или батарея. Для лесных и горных массивов постоянно работающий GPS-навигатор крайне важен. От навигатора может зависеть не только сам поход, но и даже жизнь участников. В лесу могут быть хищные звери и топкие болота, а в горах – обрывы, скалистые ущелья. Не факт, что у кого-то из участников группы хорошая зрительная память или завалялся бумажный вариант карты данной местности. Вот как раз для предотвращения таких неприятных моментов придумывали и создавали маленькие солнечные батареи.
Немного из истории
Во второй половине 19 века ученые открыли фотоэлектрический эффект. Он проявлялся образованием электрического напряжения на поверхности металла от лучей солнца. Позже, уже после І Мировой войны, стали высказывать соображения по поводу использования полупроводниковых фотоэлементов. Но КПД тех материалов составлял всего 1 % – это всего 10 Ватт с одного квадратного метра площади при солнечной погоде. Согласитесь, что это лишь капля в море. После ряда опытов, в пятидесятые года были созданы первые прототипы современных солнечных батарей с КПД, достигающим порог в 15 %. А в 1959 один из первых спутников, запускаемый с Земли, был уже оснащен такой батареей. Ближе к 80-м годам производство становится серийным. Появились первые электростанции, а КПД батарей к 1989 году превысило 30 % барьер. Именно отсюда можно считать открытым век солнечных батарей. В некоторых лабораториях показателя КПД добились более 40 %, но массовости в производстве, к сожалению, пока не предвидится из-за дорогих материалов.
Принцип работы батарей в разных условиях
Солнце первым зародилось в нашей галактике. Оно, на данный момент, является постоянным и неиссякаемым источником энергии, и бесплатным. Его лучи поставляют на поверхность Земли 1000 Вт на метр квадратный в виде излучения. И просто, глупо это не использовать для получения электричества, тепла и света.
Солнечный модуль – это фотоэлектрический генератор, который преобразует попадающие на него лучи солнечного света в электроэнергию. Чтобы обеспечить необходимые параметры напряжения и силы тока, создаются последовательные, параллельные или смешанные соединения батарей.
Самый распространенный вид солнечных батарей включает кремниевые элементы, объединенные в пластины. В качестве защиты пластины от внешних факторов служит стекло со светоотражающей поверхностью, а также герметичный корпус, чтобы не попадала влага. Не менее популярны батареи из аморфного кремния. Их можно гнуть в любую сторону без опасений повредить. Они легче и не хрупки, чем из «жестких» фотоэлементов, но КПД почти в два раза ниже.
Чем интенсивнее светит солнце, тем быстрее кончается срок службы солнечной батареи, она «выгорает». В средней полосе она может работать несколько лет, а в южных широтах примерно через месяц ее эффективность уменьшается на 15 %. Более красный спектр света используют кристаллические элементы, поэтому они эффективны под лампами накаливания. А фиолетовую часть – гибкие фотоэлементы и в горах эти лампы будут незаменимы.
Объем энергии, который сможет выработать батарея, зависит от ее входных параметров, под каким углом падают лучи и с какой интенсивностью светит солнце. Его целесообразней накапливать в аккумуляторе, для дальнейшего использования ночью. Солнечная энергия незаменимая альтернатива электричеству!