После появления квантовой теории света стало понятно, что Солнце излучает и световую энергию, а носителями ее являются фотоны. Количество этой энергии, достигающей Земли, огромно – более 1кВт на каждый квадратный метр освещенной поверхности! Этой энергии достаточно для питания холодильника с телевизором, микроволновки или кондиционера. И, главное, эта энергия доставляется непосредственно к месту вашего обитания. Учитывая, что площадь земной суши более 150 тысяч квадратных километров, такой источник альтернативной и экологически чистой энергии не мог остаться без внимания ученных. Их совместными усилиями был создан фотоэлемент – преобразователь светового потока в электрический ток.
Модули из фотоэлементов, применяемые на первых порах в космической отрасли, в последнее время нашли применение в повседневной жизни. Малогабаритный модуль может быть использован как солнечная батарея для зарядки телефона и как источник питания для калькулятора или другой маломощной аппаратуры. Большие панели из солнечных батарей используются для создания электростанций, ими оборудуются жилые дома, например, в Японии на всех строящихся домах устанавливаются солнечные батареи. Аналогичные программы приняты в Испании, США, Германии, Индии. Солнечные батареи вторгаются и в сферу транспорта: ими оборудуются автомобили и самолеты. В июне этого года самолет с солнечными батареями, питающими 4 двигателя, совершил межконтинентальный перелет Мадрид – Рабат-Сэйл за 18 часов.
Бурные темпы использования солнечных батарей вполне объяснимы: во-первых, солнечный свет доступен всем, во-вторых, его можно брать столько, сколько необходимо, в-третьих, исчезает необходимость в тысячекилометровых линиях электропередач.
Что же представляет собой солнечная батарея? Все батареи, будь то солнечная зарядка для ноутбука или солнечная панель для электростанции, набираются из одинаковых ячеек, соединенных между собой и закрепленных на общей металлической подложке. Вся конструкция заключена в герметичный светопроницаемый корпус с выводами для подключения потребителя. Ячейка формируется из полупроводников разной проводимости. Верхний слой, воспринимающий световой поток, обладает электронной проводимостью, нижний – дырочной. Верхний слой, по аналогии с электронной лампой, является катодом (излучателем), а нижний - анодом (приемником). Но если в электронной лампе поток электронов возникает за счет нагрева катода, то в ячейке - за счет воздействия энергии фотонов, поглощаемых верхним слоем и способствующих появлению свободных электронов. Взаимное перемещение электронов и дырок в противоположных направлениях создает разность потенциалов между слоями, а это обязательное условие появления тока во внешней цепи.
Основной характеристикой солнечной батареи является ее мощность, зависящая от площади активных элементов и интенсивности светового потока. Если вы решили купить солнечную батарею, обязательно обратите внимание на этот параметр – его значение не должно быть меньше потребляемой мощности питаемого устройства. Солнечные батареи для зарядки телефонов являются накопительными, т. е. содержат в своем составе аккумулятор, используемый для подзарядки в темное время суток. Его энергией питаются часто встраиваемые в зарядное устройство светодиодный фонарик и FM приемник.
Солнечные батареи – это неисчерпаемые источники электричества, которым принадлежит будущее!
