Термины часто употребляют как равнозначные, но на самом деле существуют отличия. Солнечная батарея вырабатывает мало энергии, и чтобы обеспечить ею устройства, требуются дополнительные компоненты. Солнечная панель представляет собой целый комплекс солнечных модулей. Соответственно, она производит гораздо больше энергии, но для этого необходимо собрать электростанцию. И это третий термин, который мы рассмотрим подробнее, поскольку он включает оба понятия.
Солнечная станция — это комплекс энергоустановок, предназначенных для получения и использования солнечной энергии. Она состоит из солнечных панелей, инверторов, аккумуляторов и системы управления.
Основной элемент солнечной станции — солнечные панели, которые преобразуют солнечное излучение в электрическую энергию. Панели состоят из фотоэлектрических элементов, обычно сделанных из кремния. При солнечном воздействии фотоэлементы генерируют постоянный ток. Инверторы используются для его преобразования в переменный ток, который используется в бытовых и промышленных целях. Устройства также контролируют процесс работы солнечной станции и обеспечивают ее эффективность.
Аккумуляторы служат для хранения избыточной электроэнергии, полученной в периоды, когда потребление энергии ниже производства. Это позволяет использовать ее даже в ночное время или в плохую погоду.
Система управления отвечает за контроль и регулировку работы всех компонентов солнечной станции. Она оптимизирует процесс преобразования солнечной энергии, следит за состоянием аккумуляторов, контролирует потребление энергии и обеспечивает безопасность работы всей системы.
Солнечные станции могут быть использованы для различных целей: от обеспечения электроэнергией отдаленных районов, где нет доступа к сетям электроснабжения, до использования в промышленности или на крупных объектах, чтобы сократить зависимость от традиционных источников энергии и уменьшить негативное влияние на окружающую среду.
Основные параметры сравнения
| Параметры | Солнечная батарея | Солнечная панель |
| 1. Предназначение | Небольшой элемент производит энергию за счет солнечного света. | Более крупное изделие, состоящее из нескольких модулей для генерации электроэнергии в большом количестве. |
| 2. Производительность | Преобразует 20 % солнечного света в электричество: несколько ватт электроэнергии. | 300 Вт чистой электроэнергии в час. |
| 3. Особенности изготовления | Элементы состоят из кристаллической решетки, образованной порядковым столкновением атомов кремния. | Модули состоят из солнечных батарей. |
Особенности изготовления и принцип работы солнечной панели
В большинстве модулей используются элементы из кристаллического кремния на основе пластин или тонкопленочных элементов. Структурным (несущим нагрузку) элементом модуля может быть как верхний, так и задний слой. Их защищают от механических повреждений и влаги. Большинство модулей жесткие, но также доступны полугибкие на основе тонкопленочных элементов. Квадраты соединяются электрически последовательно один с другим до желаемого напряжения, а затем параллельно для увеличения тока.
Интеллектуальные модули отличаются от традиционных солнечных панелей тем, что встроенная силовая электроника обеспечивает расширенные функциональные возможности, такие как отслеживание максимальной мощности на уровне панели, мониторинг и повышенная безопасность.
Процесс работы можно разделить на следующие этапы:
- Поглощение света. Солнечные панели состоят из множества фотоэлектрических ячеек. При попадании фотонов на поверхность панели они поглощаются полупроводником.
- Выбивание электронов. Когда фотон света поглощается полупроводником, это вызывает выбивание электрона из атома полупроводника. Это происходит благодаря эффекту фотоионизации.
- Создание разности потенциалов. Выбитый электрон движется внутри полупроводника и создает разность потенциалов между двумя слоями материала — с избыточными электронами (n-тип) и с недостатком электронов (p-тип).
- Генерация электрического тока. Разность потенциалов приводит к появлению тока, который может быть собран и использован для питания электрических устройств или хранения в батареях.
- Преобразование постоянного тока. Солнечные панели генерируют постоянный ток (DC), который может быть преобразован в переменный ток (AC) с помощью инвертора, чтобы соответствовать требованиям электрической сети или использоваться для зарядки аккумуляторов.
Сколько электроэнергии может дать одна солнечная панель?
Эффективность солнечной панели зависит от нескольких факторов:
- Инсоляция. Количество солнечной энергии, которое достигает поверхности панели, зависит от местоположения панели и климатических условий. Таким образом, в северных регионах меньше солнца, в южных — больше.
- Угол наклона и ориентация. Если лучи падают по касательной, то эффективность снижается.
- Температура. Устройство важно устанавливать с учетом вентиляции и теплоотвода, поскольку при значении выше 25 °C его эффективность снижается.
- Состояние панели. Загрязнение, повреждения или старение снижают ее эффективность. Регулярное обслуживание и очистка позволяют поддерживать ее работоспособность.
При совокупности всех благоприятных факторов солнечная панель площадью 2 кв. м за 8-часовой световой день генерирует 2500 Вт·ч электричества.
Что выгоднее: солнечная станция или обычное электричество?
Все зависит от количества энергии, которую необходимо получить. Пока в России привычнее использовать электросеть, но если сравнивать с Европой, то там очевидны преимущества солнечной станции. Основные выгоды и удобство связаны с тем, что альтернативные энергоисточники обеспечивают автономность. В местах, где отсутствует магистральная сеть, нет более подходящего выбора.
Где применяют непромышленные солнечные батареи?
Основные способы использования устройств — обеспечение электроэнергией:
- уличных фонарей;
- камер для контроля скорости;
- приборов освещения пешеходных переходов;
- электромобилей для подзарядки;
- низковольтных сетей.
