De obicei, termenul „baterie solară” se referă la un panou care generează curent electric atunci când este expus la lumina soarelui. O baterie solară se mai numește și convertor fotovoltaic.
Există și termeni precum: panou solar, modul solar, fotomodul etc.
Baterie solară și efect fotoelectric
Pentru a obține energie electrică dintr-o baterie solară, este necesar să se efectueze efectul fotoelectric. Acest proces este asociat cu fenomenul fizic de tranziție p-n care are loc într-o fotocelulă. Din punct de vedere structural, fotocelula este formată din două plăci de material semiconductor. Una dintre plăcile folosite conține atomi de bor, iar a doua conține atomi de arsen. În acest caz, stratul superior este caracterizat de un exces de electroni (regiune de electroni), iar stratul inferior este caracterizat de lipsa acestora (așa-numita regiune a găurilor). În acest caz, o joncțiune electron-gaură, așa-numita joncțiune p-n, este menținută la limita acestor plăci.
Ca urmare a razelor solare (fotoni) care lovesc fotocelula, plăcile sunt iluminate și ambele straturi interacționează ca electrozii unei baterii obișnuite – apare o forță electromotoare.
Raza de soare excită electronii, care încep să se miște de la o placă la alta. Pentru a elimina energia electrică, straturi subțiri de conductor sunt lipite pe ambele suprafețe și conectate la sarcină. Producția acestei energii nu este asociată cu reacții chimice, așa că o astfel de baterie solară poate dura destul de mult timp.
Baza pentru majoritatea celulelor solare este siliciul.
Siliciul pentru producția de celule solare poate fi monocristalin sau policristalin.
În exterior, siliciul monocristalin poate fi distins prin culoarea uniformă negru-gri a suprafeței fotocelulei.
Acest tip de material este cultivat în condiții industriale, după care este tăiat în plăci subțiri cu un fir special. Al doilea tip este o nouă generație de celule fabricate din siliciu policristalin mai accesibil. Fabricarea are loc prin metoda turnării. Materialul arată ca o suprafață cu o nuanță albastră neuniformă. În plus, arsenul și borul sunt adăugate la siliciu într-o anumită cantitate.
Oamenii de știință studiază îndeaproape problemele care ar putea îmbunătăți generarea de electricitate în centralele solare prin creșterea eficienței bateriei solare. Pentru a realiza acest lucru, celulele cu strat subțire pot conține nu numai siliciu, ci și galiu, arseniură, cadmiu, cupru, seleniu și multe alte materiale. O altă mare problemă în îmbunătățirea eficienței celulelor solare este excesul de căldură care apare atunci când plăcile celulelor solare se încălzesc. Sunt dezvoltate multe moduri de a elimina această căldură din panoul solar. La urma urmei, eficiența panourilor în cazuri rare depășește 25%.
Tipuri de panouri solare
În prezent, pe piață există cinci tipuri principale de panouri solare.
Cele mai populare sunt bateriile solare realizate din fotocelule policristaline.
Eficiența unor astfel de panouri este în medie de 12-14%.
Panourile din fotocelule monocristaline se caracterizează printr-o eficiență mai mare (14-16%).
Astfel de panouri sunt puțin mai scumpe decât panourile de siliciu policristalin. De asemenea, celulele au forma de poligon si din aceasta cauza nu umplu complet spatiul bateriei solare, ceea ce duce la o eficienta mai scazuta a intregii baterii in raport cu o celula.
Bateriile solare din siliciu amorf au cea mai scăzută eficiență (6-8%), dar în același timp au cel mai mic cost al energiei produse.
Celulele solare cu Telurura de Cadmiu (CdTe) sunt o tehnologie de celule solare cu peliculă subțire. Straturile semiconductoare sunt depuse pe un panou de doar câteva sute de microni grosime. Producția este mai puțin dăunătoare mediului. Eficienta celulelor solare pe baza de telurura de cadmiu este de aproximativ 11-12%.
Celulele solare bazate pe un amestec de India, Galiu, Cupru, Seleniu (CIGS) sunt, de asemenea, o tehnologie cu peliculă subțire pentru producția de celule solare. Eficiența variază de la 10 la 15%. Această tehnologie nu este încă răspândită pe piață, dar se dezvoltă foarte rapid.
