Як роблять сонячні батареї

Принцип дій фотоелементів заснований на явищі внутрішнього фотоефекту, відкритого Е. Беккерелем в 1839 році. Але тільки з середини ХХ століття завдяки науково-технічному прогресу, стало можливим випускати компактні, дешеві та ефективні фотоелементи. І, відповідно, відразу ж відкрилися широкі можливості з використання сонячних батарей, що складаються з них.

Якщо пояснити принцип дії фотоелемента найпростішими словами, то він представляє собою напівпровідник, що складається з двох кремнієвих пластин з певними добавками. Ці добавки створюють в одній пластині надлишок електронів, а в іншій - їх недолік. Для того щоб перешкодити надмірною електронам мимовільно рухатися в зону, де їх не вистачає, на кордоні цих двох шарів розташовується так звана зона замикаючого шару. Цей рух може відбутися тільки під зовнішнім впливом.

Таким зовнішнім впливом служать фотони сонячного світла. Отримавши їх енергію, електрони стають здатними подолати опір зони замикаючого шару. У напівпровіднику виникне різниця потенціалів, отже, почне текти струм.

Сила електричного струму безпосередньо залежить від кількості фотонів, захоплених поверхнею фотоелемента. А це кількість, в свою чергу, залежить від безлічі факторів, найбільш значимий з яких - інтенсивність сонячного опромінення. Виходячи з цього, легко можна зрозуміти, чому сонячні батареї широко використовуються, насамперед, у південних регіонах. У таких країнах, як Іспанія, Італія, Греція, Туреччина і т.п., енергія сонячних батарей становить істотну частину від загальної величини спожитої енергії, особливо в літній період.

Зрозуміло, у сонячних батарей є недоліки. Вони не можуть працювати цілодобово без джерела світла, тому необхідно підключати до них пристрої для стабілізації напруги та накопичення електричного заряду. Вони відносно малопотужні, тому вимагають багато місця для розгортання. Однак у них чимало переваг. Там, де можна обійтися невеликими потужностями, і при цьому неможливо підключитися до електричних мереж, сонячні батареї просто незамінні. Ну, а пілотовані космічні кораблі і станції взагалі не можуть обійтися без них.