Як працює сонячна батарея – фізика

Сонячне світло не тільки уможливлює життя на Землі, він може з часом також стати і постачальником великої кількості електроенергії, без якої немислима сучасна цивілізація. Використання сонячного світла може бути не прямим, а у вигляді підведення енергії до турбін.

У цьому випадку комплект дзеркал фокусує сонячну енергію на теплообмінник, який випаровує воду або будь-яку іншу рідину, виробляючи пар для приводу звичайної турбіни, з’єднаної з генератором. Проте можливо і пряме перетворення сонячного світла в електроенергію, наприклад, за допомогою кремнієвих сонячних елементів.

Типовий сонячний елемент складається з шести шарів. Підстава (база) одночасно виконує роль негативного полюса елемента; відображає шар утримує світло всередині робочої частини елемента, збільшуючи його електричну ефективність; два шари збагаченого кремнію (N-типу і Р-типу) утворюють ядро ​​сонячного елемента. Кремній N-типу має вільні негативні заряди, а кремній Р-типу – незв’язані позитивні заряди. При відсутності освітлення ці заряди скупчуються в зоні контакту шарів; коли на елемент падає сонячне світло, заряди розходяться в сторони. Таке переміщення зарядів створює постійний струм, якщо сонячний елемент є частиною замкнутої ланцюга. Зверху кремній захищений прозорою плівкою, на якій розміщений металевий контакт позитивного полюса.

Як працює сонячний елемент

Сонячне світло, що падає на елемент сонячної батареї, розділяє позитивні і негативні заряди, які акумулюються в зоні контакту між пластинками кремнію Р-типу та N-типу. Це розділення створює напругу, під дією якого включення елемента в замкнуту ланцюг в ній починає текти електричний струм

Секційні сонячні батареї

Сонячні батареї (малюнок над текстом) виробляють постійний струм, який може бути перетворений на електростанції в змінний. Надлишкова електроенергія, вироблена сонячними елементами, може бути запасена в акумуляторних батареях для подальшого використання.

Сонячні батареї в космосі

Для більшості космічних супутників сонячні батареї є основним джерелом енергії. Ці батареї (малюнок праворуч) відрізняються від тих, що використовуються на Землі (малюнок ліворуч). Якщо батареї, встановлені поблизу земної поверхні, потребують захисту від дощу і пилу, то ті, що функціонують в космосі, повинні бути захищені від жорсткого космічного випромінювання.

Сонячна теплоелектростанція

Сонячне світло може постачати теплотою паротурбінну установку, що приводить в обертання генератор. Комплект дзеркал фокусує сонячне світло на вежу-концентратор. Результуючий світловий пучок настільки інтенсивний, що може перетворювати натрій в пар. Пари натрію використовуються для перетворення води в пару, яка потім приводить в обертання турбіну.

Посилання на основну публікацію