Принцип работы солнечной батареи: Солнечные батареи: все про альтернативный источник энергии — solar-energ.ru. Принцип работы солнечной батареи для дома: устройство, схема, эффективность

«Какие плюсы и минусы солнечных панелей?» – Яндекс.Кью

На сегодняшний день преимущества и недостатки солнечных батарей, позволяют говорить об этих источниках энергии, как о самых перспективных на ближайшее будущее.

Преимущества солнечных батарей

• Самый первый плюс — это неиссякаемость и вседоступность источника энергии. Солнце есть практически в любой точке планеты и в ближайшее время, оно не собирается никуда пропадать. Если этот источник энергии пропадёт, то нас уже точно не будет волновать вопрос откуда взять электроэнергию.
• Второе достоинство солнечных батарей — это их экологичность. Каждый потребитель, борющийся за здоровье родной планеты, считает своим долгом приобрести экологичные источники энергии типа ветряка или, в нашем случае — солнечные панели. Но здесь так же как с электромобилями. Сами-то по себе батареи экологичны, но при их производстве, а также при производстве аккумуляторов, электростанций и различных проводников, используются токсичные вещества, которые загрязняют окружающую среду.
• Кстати, говоря о сравнении с ветряками, солнечные панели намного тише. Они вообще не издают никаких звуков в сравнении с шумными ветряками.
• Износ батарей происходит очень медленно, ведь здесь нет подвижных частей, если только Вы не используете в своей системе приводы, которые поворачивают солнечные элементы в сторону источника энергии. Тем не менее, даже с такой системой, солнечные панели служат до 25 лет и даже больше. Только после этого срока, если батареи качественные, у них начинает падать КПД и постепенно их нужно заменять на новые. Кто знает какие технологии будут через четверть века? Возможно, следующих батарей Вам хватит до конца жизни.
• Устанавливая такой источник энергии для дома, вы не будете думать о том, что поставщик энергии внезапно по техническим причинам отрежет ваш дом от энергоснабжения. Вы всегда сам себе хозяин. Точнее своей системе подачи электричества. Нет проблем ни с внезапным повышением цен, ни с транспортировкой энергии.
• После того, как ваша энергетическая солнечная электростанция окупится, вы будете получать по сути бесплатную энергию в дом. Конечно, сначала за определённый период, нужно отбить вложения.
• Ещё одно преимущество солнечных электростанций — возможность наращивания. Вопрос упирается только в доступную для Вас площадь. Именно модульность батарей позволяет беспрепятственно в случае необходимости увеличивать мощность системы. Необходимо просто добавить новые солнечные панели и запитать их в систему.  Хотя эти преимущества солнечных электростанций перекрываются существенной проблемой, а именно необходимостью оборудования больших площадей. Речь идёт о квадратных километрах солнечных элементов.
• Солнечная панель не потребляет никакого топлива, а значит вы не зависите от цен на топливо, также как не зависите от поставок топлива. Плюсы солнечных батарей также в беспрерывной подаче электроэнергии.

Минусы и недостатки солнечных батарей

Несмотря на все вышеперечисленные плюсы, есть у батарей и масса недостатков, которые необходимо оценить при выбореисточника энергии. Важно понимать все минусы до покупки, чтобы потом быть готовым к тому, с чем придётся столкнуться. По ряду причин солнечные панели используются чаще как вспомогательный источник, а не как основной.

• Самый первый недостаток — необходимость первоначальных больших инвестиций, которые не требуются при обычном подключении к центральной электросети. Также срок окупаемости вложений, в электросеть с солнечными батареями, весьма размытый, ведь всё зависит от факторов, которые не зависят от потребителя.
• Низкий уровень КПД. Один квадратный метр солнечной батареи средней производительности выдаёт всего лишь около 120 Вт мощности. Такой мощности не хватит даже для того, чтобы нормально поработать за лэптопом. Солнечные панели имеют значительно меньший КПД в сравнении с традиционными источниками энергии — около 14-15%. Однако этот недостаток можно считать достаточно условным, ведь новые технологии постоянно увеличивают этот показатель и развитие не стоит на месте, выжимая всё больше и больше энергоэффективности из тех же самых площадей.
• В странах СНГ солнечные батареи достаточно дорогое удовольствие, ведь государство не поддерживает покупку таких источников энергии и никак не дотирует стремление своих граждан к “зелёной” энергии. Конечно, за рубежом ситуация значительно лучше. Ведь те же США заинтересованы в переходе страны на экологически чистые источники энергии.
• Ещё один недостаток — эффективность работы зависимая от погодных условий и климата. Например, солнечные батареи теряют свою эффективность во время пасмурной погоды или в тумане. Также при низких температурах, в зимнее время, КПД солнечных батарей падает. А если панель недостаточно хорошего качества, то и при высоких температурах. Поэтому всё же необходимо поддерживать солнечные батареи какими-то основными источниками энергии, либо использовать гибридные солнечные батареи. Также немаловажно, что солнечные панели могут по разному работать в разных широтах планеты. В каждой отдельно взятой местности, за год выходит разное количество солнечной энергии. Поэтому эффективность солнечной системы также зависит и от месторасположения вашего дома. Впрочем как и от времени суток, ведь ночью солнца нет, а значит и нет выработки энергии.
• Батареи невозможно использовать как источник энергии для техники, которая потребляет большую мощность.
• Система электроснабжения от солнца требует большого количества вспомогательной техники. Аккумуляторы для накопления энергии, инверторы, а также специального помещения для установки системы. Например, никель-кадмиевые аккумуляторы значительно теряют свою мощность при понижении температуры ниже нуля по Цельсию.
• Для того, чтобы выдать большую мощность от солнечной энергии, необходимы большие площади. Если говорить про солнечную электростанцию промышленного масштаба, то это квадратные километры. Конечно, при бытовом использовании панелей, Вам такие площади не понадобятся, но всё же учитывайте этот момент, если захотите расширятся.

особенности выбора, принцип работы, размещение

Сегодня человечество делает все возможное, чтобы как можно меньше зависеть от не восполняемых источников энергии, таких как нефть и природный газ. Наиболее популярной альтернативой им являются, конечно же, солнечные батареи. С каждым днем они становятся все более компактными и доступными. Поэтому уже сейчас никого не удивляет вид крыши с несколькими установленными на ней панелями.

Преимущества

Самым важным плюсом солнечных батарей является, конечно же, их экономичность. Установив несколько панелей, вы сможете снизить расходы не только на электроэнергию, но также на отопление помещений и водонагрев. При этом фотоэлементы имеют длительный срок службы. Правда, не стоит забывать и о постоянном уходе. Ведь пыль и всевозможные осадки могут не только заметно снизить КПД установки, но со временем вывести ее из строя.

Еще одном важным аспектом является автономность. Любая, даже самая дешевая и маломощная солнечная батарея абсолютно не зависит от каких-либо других источников энергии. Для отдалённых сельских районов, где еще нет нормальной инфраструктуры, такое решение будет настоящим спасением.

Не стоит переживать и по поводу неблагоприятных погодных условий. Современные солнечные батареи великолепно справляются со своими функциями даже в пасмурные зимние дни.

Как выбрать?

Каждая солнечная батарея состоит из нескольких фотоэлементов, которые объединены в единую систему. В процессе работы происходит преобразования солнечной энергии в электрическую, а также последующее накопление последней.

Прежде чем покупать указанное устройство, необходимо разобраться в существующих его разновидностях. Наиболее выгодным вариантом считаются поликристаллические кремниевые батареи. Их КПД составляет порядка 15 процентов, что в данном случае можно считать весьма высоким показателем. Вместе с тем, подобные батареи отличаются весьма демократичной стоимостью, что сделало их очень популярными не только среди частых потребителей, но и на производстве. Готовый блок имеет квадратную форму и синий цвет поверхности.

Следующий тип фотоэлементов, монокристаллический, превосходит предшественника по коэффициенту полезного действия, тут этот показатель может достигать 18 процентов, но стоит несколько дороже. Кроме того, такие батареи отличаются небольшим весом, гибкостью конструкции. Также важно заметить, что они практически не подвержены влиянию влаги и не выйдут из строя даже при постоянных перепадах температур. Другими словами, если вы один раз потратитесь на подобный товар, то сможете впоследствии пользоваться им еще очень долго.

Самой дешевой разновидностью солнечных батарей являются тонкопленочные. Они отличаются большой площадью, что с одной стороны существенно усложняет процесс монтажа, а с другой – гарантирует стабильную работу системы даже при неблагоприятных погодных условиях. КПД таких фотоэлементов едва достигает десяти процентов.

Относительно молодым типом батарей являются гибридные модели. Они изготавливаются на основе как кристаллического, так и аморфного кремния. Такой подход позволил заметно повысить эффективность работы при существенном снижении стоимости.

При выборе солнечной батареи необходимо учитывать такие факторы, как:

• тип местности;
• климат;
• желаемое количество потребляемой энергии.

К примеру, в лесистой местности солнечные лучи рассеиваются сильнее, поэтому панели лучше выбирать с как можно большей площадью. В горах и прибрежных районах, напротив, вполне можно обойтись и более компактными и удобными моделями. Если вы проживаете в северных широтах, где световой день отличается своей непродолжительностью, старайтесь подбирать батареи с высокой мощностью и емким аккумулятором. Жителям юга можно несколько сэкономить на этих показателях.

Обязательно тщательно просчитайте, какое именно количество энергии вам понадобится для комфортной жизни. Сложите вместе мощность все имеющихся в доме приборов, а также определитесь с тем, будете ли вы тратить электричество для отопления и нагрев воды. Выбранная вами батарея должна вырабатывать немного больше энергии, чтобы не работать постоянно на пределе своих возможностей.

К примеру, каждый месяц вы собираетесь расходовать порядка 300 кВт/час. Средняя мощность одной солнечной панели составляет 250 Вт. Это значит, что она будет выдавать приблизительно 25 кВт/час каждый месяц. Учитывая, что летом и в хорошую погоду номинальная мощность может быть получена в течение шести часов, несложно подсчитать, что для полного перекрытия ваших потребностей вам необходимо установить 12 таких панелей. Если приобрести весь комплект сразу вам будет проблематично, можете производить установку поэтапно.

Принцип действия

Конечно же, солнечная батарея устроена довольно сложно, а объяснить все происходящие в ней процессы непосвящённому человеку будет крайне сложно. Поэтому ниже будет изложена, возможно, и несколько примитивная, но зато понятная каждому схема.

Итак, представьте солнечную панель в виде пластин, расположенных параллельно друг другу, образуя два уровня. На первом из них находится некоторое количество воды. Частицы солнечного света попадают на панель и приводят жидкость в движение, разбрызгивая ее. Нечто подобное можно наблюдать, бросив пригоршню мелких шариков в наполненную доверху водой миску. В результате жидкость попадает на второй уровень, но в силу специальной конструкции батареи, не может там задерживаться и по желобу стекает на первый, параллельно приводя в движение колесо, которое и вырабатывает энергию.

Если общий принцип вам понятен, замените воду на негативно заряженные частицы, то есть электроны, которые приводятся в движение с помощью фотонов света. Затем под действием электромагнитного поля они скапливаются в одном месте и вновь попадают на первый уровень, параллельно вырабатывая некоторое количество энергии.

Советы по установке

Первое, что нужно решить перед монтажом – будете ли вы делать это самостоятельно, или обратитесь за помощью к профессионалам. Первый вариант имеет два важных преимущество, а именно существенную экономию денег и получение бесценного опыта. Но если вы все же решитесь на самостоятельный монтаж, то предварительно обязательно нужно изучить массу учебных материалов. Кроме того, рекомендуется приобретать полный комплект, включающий в себя не только панели, но также АКБ, инвертор и всю соединительную аппаратуру.

Если же вы не уверены в собственных силах, то лучше не рисковать и обратиться за помощью к профессионалам. Это, конечно же, повлечет за собой некоторые дополнительные затраты, но зато вы будете уверены в правильности монтажа.

Очень важно правильно выбрать место установки панели. При этом следует учитывать следующие особенности:

• затененность;
• ориентация;
• уклон;
• доступность для обслуживания.

Первый критерий самый важный. Если вашу батарею будут загораживать от солнечного света деревья, другие строения и так далее, ее продуктивность существенно снизится. А значит, сократится и количество вырабатываемой энергии. Кроме того, батарея, установленная в затененном месте, быстрее придет в негодность, и вы не успеете полностью окупить ее.

Старайтесь устанавливать панель таким образом, чтобы прямые солнечные лучи падали на нее как можно дольше на протяжении всего светового дня. Что касается угла наклона, то многие эксперты считают, что он должен соответствовать широте вашего проживания. Кроме того, для большей эффективности в зимнее и летнее время угол должен несколько отличаться. Поэтому старайтесь устанавливать панель на такое крепление, которого позволяет проводить подобные манипуляции.

Солнечные панели не нуждаются в особом уходе. Но иногда их обязательно нужно отчищать от пыли и грязи, а в зимнее время – от снега. Это делается для того, чтобы продуктивность системы всегда была на самом высоком уровне. Поэтому, устанавливая батареи, убедитесь в том, что у вас всегда будет доступ к ним.

Проще всего поставить панель на скат крыши, если она имеет подходящий угол. Если у вам плоская кровля, придется дополнительно соорудить металлический каркас. Нередко батареи монтируются на специальные столбы. Такое решение обеспечивает наиболее простой доступ к ним.

виды, принцип работы, инструкция по монтажу

Тип солнечных батарей и их комплектация

Разделение солнечных батарей происходит по мощности. Здесь два типа:

1. Малой мощности – 12-24 в. Этой энергии хватить, чтобы обеспечить электричеством несколько бытовых приборов. К примеру, телевизор или компьютер, можно полностью осветить дом.
2. Большой мощности. Это целая система, которая будет обеспечивать электроэнергией не только бытовые приборы и освещение, но и систему отопления. Можно по мощности подобрать батареи так, чтобы ее хватило только на определенные нужды. К примеру, только на отопление.

Если говорить о комплектации отопления от солнечных батарей, то в нее входят:

• Солнечные элементы коллекторного типа. Их еще называют вакуумные.
• Контролер, который контролирует работу всей системы в целом. Очень необходимый прибор, от работы которого зависит эффективность работы всего отопления.
• Циркуляционный насос, который гонят воду от накопительного бака через коллектор по всей системе отопления.
• Накопительный резервуар для теплоносителя. Его объем может варьироваться в пределах 500-1000 литров.

Нюансы расчета мощности

Чтобы точно определить необходимую мощность солнечных батарей, нужно определиться, на какие цели будет использована потребляемая энергия. А это будет зависеть от площади и объема дома, от количества проживающих в нем человек и от периодичности потребления этой энергии.

К примеру, семья из трех-четырех человек потребляет 200-500 кВт в месяц. И это только общее потребление на освещение, приборы и отопление. Если сюда прибавляется горячее водоснабжение, то мощность солнечных элементов придется увеличить. То же самое относится к системе отопления «теплый пол». Кстати, с теплыми полами мощность рассчитывается из соотношения 10 м² пола на 1м² плоскости солнечного элемента. Если используется обычное водяное трубное отопление, где установлен обычный электрический нагревательный котел, то соотношение будет другим: 1000 кВт/ч на один квадратный метр площади дома в год

Обратите внимание – в год. Если сравнивать это потребление, переводя его на использование природного газа, то соотношение будет таким: 100 л газа на 1 м²

В настоящее время производители предлагают высокомощные солнечные батареи компактных размеров. Есть на рынке модели площадью 4 м², которые в год могут выдавать 2000 кВт/ч.

Специалисты же считают, что для российских климатических условий отказ от основных способов обогрева помещений – это неправильное решение. Солнечные батареи зимой будут работать неэффективно, так что проблемы с внутренней температурой будут возникать всегда. Оптимальный вариант – комбинированный подход к решению данной задачи. То есть использовать традиционные виды топлива для отопительной системы, а солнечные батареи использовать как вспомогательный вариант.

Типы и модели

Особенности установки.

Отопление от солнечных батарей в значительной мере зависит от правильности их установки. Предлагаем несколько советов, которые помогут обеспечить получение максимальной электроэнергии:

• необходимо проверить прочность поверхности, на которую планируется монтировать солнечные батареи;
• должна быть выполнена правильная их ориентация относительно солнца;
• необходимо установить правильный угол наклона;
• проверить, чтобы их не затеняли другие предметы.

Экран на батарею отопления своими руками. — здесь больше полезной информации.

Солнечные батареи для отопления дома рекомендуется монтировать на южном склоне крыши. В идеальном варианте их наклон желательно обеспечить в соответствии с географической широтой местности. Поверхность панелей в таком положение будет получать под прямым углом максимальный поток света. Тень от деревьев, соседних сооружений, от антенны. Ведь даже небольшой затененный участок будет значительно снижать эффективность выработки электроэнергии.

Определившись с участком монтажа солнечных панелей, необходимо проверить прочность кровельной конструкции. Если возникнут сомнения, тогда лучше усилить ее.

Вас заинтересует эта статья — Как выбрать электрокотел для отопления?

Во время эксплуатации производители рекомендуют производить пер

90000 The principle of operation of a solar battery and its device 90001 90002 Relatively recently, it was considered fantasticthe very idea of ​​providing private homes with electricity is autonomous. Today this is an objective reality. In Europe, solar panels have been used for a long time, because this is an inexhaustible source of cheap energy. At us reception of an electricity from such devices only gets popularity. This process is not too fast, and the reason for that is the high cost of them.90003 90002 The principle of the solar battery is based on the fact, that in two silicon wafers coated with various substances (boron and phosphorus), an electric current arises under the influence of sunlight. In the plate, which is covered with phosphorus, free electrons appear. 90003 Missing particles are formed in those plates, which are covered with boron. Electrons begin to move under the influence of sunlight. Thus, an electric current is formed in solar batteries. The thin cores of copper, with which each battery is covered, is removed from it by a current and directed to its destination.90002 With a single plate, you can energizea small light bulb. The conclusion suggests itself. To ensure that the solar panels provide the house with electricity of sufficient power, it is necessary that their area is quite large. 90003 90008 Silicon mechanisms 90009 90002 So, the principle of solar battery operation is understandable. The current is generated by the action of ultraviolet light on special plates. If silicon is used as the material for creating such plates, the batteries are called silicon (or silicic).90003 90002 Such plates require very complex production systems. This, in turn, greatly affects the cost of products. 90003 90002 Silicon solar batteries are of different types. 90003 90008 Single-crystal transducers 90009 90002 Are panels with bevelled corners. Their color is always pure black. 90003 90002 If we talk about single-crystalconverters, the principle of solar battery operation can be briefly described as a medium effective one. All cells of photosensitive elements of such a battery are directed in one direction.90003 This allows you to get the highest result among such systems. The efficiency of batteries of this type reaches 25%. 90002 The downside is that such panels should always be facing the sun. 90003 90002 If the sun hides behind clouds, falls to the horizon, or has not yet ascended, the batteries will produce a current of rather weak power. 90003 90008 Polycrystalline 90009 90002 The plates of these mechanisms are always square, dark blue. The composition of their surface includes non-uniform silicon crystals.90003 90002 The efficiency of polycrystalline batteries is not as high as that of single-crystal models. It can reach 18%. However, this defect is compensated by the merits, which will be discussed below. 90003 90002 The principle of operation of a solar battery of this typeallows to produce them not only from pure silicon, but also from secondary materials. This explains some of the defects encountered in the equipment. A distinctive feature of the mechanisms of this type is that they can efficiently generate electric current even in cloudy weather.Such a useful quality makes them indispensable in places where diffuse sunlight is a common everyday occurrence. 90003 90008 Amorphous panels of silicon 90009 90002 Amorphous panels are cheaper than others, this isdetermines the principle of operation of the solar battery and its device. Each panel consists of several thin layers of silicon. They are made by spraying particles of material in a vacuum onto foil, glass or plastic. 90003 90002 The efficiency of the panels is much lower than in the previous onesmodels.It reaches 6%. Silicon layers quickly burn out in the sun. Within six months of using these batteries, their efficiency will drop by 15%, and sometimes by all 20. 90003 90002 Two years of work will completely exhaust the resource of active substances, and the panel will need to be changed. 90003 90002 But there are two advantages, because of which these batteries still buy. First, they work even in cloudy weather. Secondly, as already mentioned, they are not as expensive as other options. 90003 90008 Photocouplers of hybrid type 90009 90002 Amorphous silicon is the basis forlocation of microcrystals.The principle of the solar battery makes it similar to a polycrystalline panel. The difference between batteries of this type is that they are able to produce an electric current of greater power in conditions of scattered sunlight, for example, on an overcast day or at dawn. 90003 90002 In addition, batteries operate under the influence not only of sunlight, but also in the infrared spectrum. 90003 90008 Polymer film solar converters 90009 90002 This alternative to silicon panels has everythingchances to take a leading position in the solar battery market.They resemble a film consisting of several layers. Among them, we can distinguish a network of aluminum conductors, a polymer layer of the active substance, an organic substrate and a protective film. 90003 90002 Such photocells combined with each other, form a film-type solar battery of a roll type. These panels are lighter and more compact than silicon ones. When they are manufactured, expensive silicon is not used, and the production process itself is not so expensive. This makes the roll board cheaper than all others.90003 90002 The principle of the solar battery makes their efficiency not too high. 90003 90002 It reaches 7%. 90003 90002 The process of manufacturing panels of this type is reduced to multilayer printing on the photocell film. Production is organized in Denmark. 90003 90002 Another advantage is the ability to cut a roll-up battery and adjust it to any size and shape. 90003 90002 Minus only one. Batteries have just begun to produce, so it’s still not easy to get them. 90003 But there is reason to believe that these elements will quickly gain a well-deserved good reputation among consumers, which will give manufacturers the opportunity to establish production on a larger scale.90008 Heating by solar energy houses 90009 90002 The principle of operation of a solar battery for heating a house fundamentally distinguishes them from all the devices described above. It’s a completely different device. The description follows below. 90003 90002 The main part of the heating system runningon the energy of the sun, is the collector that receives its light and converts it into kinetic energy. The area of ​​this element can vary from 30 to 70 square meters. 90003 90002 A special technique is used to fasten the collector.Between the plates are connected by metal contacts. 90003 90002 The next component of the system isstorage boiler. It transforms the kinetic energy into thermal energy. It participates in heating water, the capacity of which can reach 300 liters. Sometimes such systems are supported by additional boilers on dry fuel. 90003 90002 Complete the solar heating system walland floor elements, in which a heated liquid circulates through thin copper pipes distributed throughout their area. Due to the low temperature of the start-up of panels and the uniformity of heat transfer, the room heats up quickly enough.90003 90008 How does solar heating work? 90009 90002 Let’s take a closer look at the principle of the operation of solar cells from ultraviolet light. 90003 90002 Between the collector and storage temperatureelement there is a difference. The heat carrier, which is most often water, in which antifreeze is added, begins to circulate about the system. The work done by the fluid is precisely the kinetic energy. 90003 90002 As the liquid passes through the layers of the systemThe kinetic energy is converted into heat, which is used to heat the house.This process of circulation of the carrier provides room with heat and allows you to save it at any time of the day or year. 90003 90002 So, we found out the principle of solar cells. 90003 .90000 The structure and operation of the solar cell 90001 90002 In solar cells and panels (batteries) solar cells to produce an electrical current is used the energy of the sun — solar radiation power per square meter is about 1350 Watts. 90003 90004 The principle of operation of the solar cell 90005 90002 The structure of a simple solar cell and the basic principle of his actions following. Take an ordinary semiconductor — two plates attached to each other. They are made of silicon with the addition of each of these specific impurities derived elements through which the desired properties: the first plate has an excess of the valence electrons for the second, on the contrary, they are not sufficient.As a result, in the semiconductor layer has a layer of negatively charged and positively charged, ie layers «n» and «p». 90003 90002 90009 90003 90002 On the border of contact of these plates is the barrier layer area. This layer prevents the transfer of excess electrons from the layer of «n» in a layer of «p», where the electron lacking (missing electrons space called holes). If you connect to a similar semiconductor external power supply ( «+» to «p» and «-» to the «n»), the external electric field will cause electrons to overcome the closing zone and through the conductor current flows.90003 90002 Something similar happens when solar radiation on the solar cell. When a photon of light enters the layers of «n» and «p», it transfers its energy to release electrons (located on the outer shell of the atoms), and in their place there is a hole. Electrons with energies received freely overcome the barrier layer and the semiconductor layer is transferred from «p» layer in «n», and the holes, by contrast, move from layer «n» in a layer of «p». 90003 90002 This transition of electrons, their area «p» to «n» and holes of «n» field to «p» also contribute to electric fields of positive charges, located in the zone of «n» conductor and negative — a «p »zone that if draws in, one — electrons, the other — the hole.As a result, a layer of «n» acquire an additional negative charge and «p» — positive. The result of this phenomenon is the appearance of a semiconductor potential difference (voltage) between the two plates close to 0.5 V. 90003 90002 The strength of the electric current, which can generate a solar cell varies in proportion to the number of photons captured by the surface of the photocell. This rate, in turn, also depends on many other factors, the light emission intensity, the photocell area, time of operation, efficiency of the device.It also depends on the temperature (at its increase, the conductivity of the photocell drops significantly). 90003 90002 That’s why you need to remember the following: solar cells (photovoltaic cells, batteries) are not able to be very powerful, they can not operate in a continuous mode (through a natural day and night), in order to stabilize the main parameters — current and voltage — there is a need to use additional devices (stabilizers, batteries, etc.). 90003 90002 But as an extra source of power they can be used perfectly in those places where only small capacity and there is no possibility to connect urban elektromagistrali.When combining the work of the solar cell and the electric battery get fully autonomous power supply system. This system can be used in areas with good solar illumination and demand for small electric capacity. 90003 90004 The structure of the solar cell 90005 90002 90026 90003 90002 In the image shown above, it is seen that the top layer of p-n junction, which has an excess of electrons, connected with the metal plates. These plates serve as the positive electrode, and light passing adding additional rigidity to the element.The lower layer in the solar cell structure has a deficiency of electrons, it is adhered to a solid metal plate performs the function of the negative electrode. 90003 90002 It is believed that ideally, the solar battery is close to 20% efficiency. However, in practice, according to experts www.sun-battery.biz site it is approximately equal to only 10%. Efficiency solar cells for some more some less. Basically this depends on the technology, which is formed by pn junction. The most frequently used and have the highest efficiency solar cells fabricated from a single crystal or a polycrystalline silicon.Moreover, the second from the relative cheapness are becoming more common. 90003 90002 What type of solar cell design concerns can be determined with the naked eye. Monocrystalline are exclusively black and gray, and a model based on a polycrystalline silicon allocates blue surface. Polycrystalline solar cells are made by casting, they were cheaper to produce. However, in polymers, and single-crystal plates have one drawback — the solar cell structure on the basis of their lack of flexibility that is needed in some cases.90003 90002 This situation changed with the appearance of an amorphous silicon solar cell 1 975 godu active element of which is from 0.5 to 1 micron thickness and provides it with flexibility. The thickness of conventional silicon cells up to 300 mm. However, although the property of amorphous silicon to absorb the light, which is about 20 times higher than that of conventional silicon solar cell efficiency of this type does not exceed 12%. it can reach 17% and 15% respectively for mono and polycrystalline embodiment.90003 90002 The material from which the plates are made to affect the characteristics of solar cells. 90003 90002 Pure silicon wafers in the production of practically no use for solar batteries. Most often, as an additive for the production of the plate, which produces a positive charge, boron is used, and for negatively charged plates — arsenic. Besides them in the manufacture of solar batteries are increasingly used components such as arsenide, gallium, copper, cadmium telluride, selenium, and others.Thanks to them, solar cells become less sensitive to extremes of ambient temperatures. 90003 90002 Most solar energy can accumulate, are so-called system. Given that solar cells produce electricity only if direct sunlight or light, at night or on a cloudy day, they become virtually useless. With systems for all different solar cells. They are equipped with a battery capable of accumulating an electric current in the afternoon, when the solar battery produces it, and at night the stored charge can be given to consumers.90003 .90000 Working principle and Development of Solar Cell 90001 90002 90003 Warm hints: The word in this article is about 2600 and reading time is about 15 minutes. 90004 90005 90002 90003 Summary 90004 90005 90002 Due to the continuous demand of mankind for renewable energy, people are devoted to developing new sources. The energy that the sun shines on the Earth’s surface in 40 minutes can be used for one year at a speed of the current global energy consumption.Reasonable utilization of solar energy will be a long-term development strategy for mankind to solve energy problems and it is alsoone of the most studied research hot spots. This article will introduce various types of new solar cells, as well as the principle and development of solar cells. At the same time, we will compare the conversion efficiency and development prospects of them. 90003 90012 90004 90005 90015 90016 90017 90018 90002 Article Core 90005 90021 90018 90002 Working principle and Development of Solar Cell 90005 90021 90018 90002 Material type 90005 90021 90018 90002 Silicon, compound semiconductors, organic materials and etc.90005 90021 90034 90017 90018 90002 English name 90005 90021 90018 90002 Solar Cell 90005 90021 90018 90002 Category 90005 90021 90018 90002 Power, Energy 90005 90021 90034 90017 90018 90002 Principle 90005 90021 90018 90002 Photovoltaic Effect 90005 90021 90018 90002 Classify 90005 90021 90018 90002 Silicon based semiconductor batteries, dye sensitized batteries, and so on 90005 90021 90034 90071 90072 90073 90002 90003 Catalogs 90004 90005 90015 90016 90017 90081 90002 90003 Catalogs 90004 90003 90004 90005 90021 90089 90002 90003 I.Solar Cell Backgroud 90004 90005 90021 90089 90002 4. Nanocrystalline solar cells 90005 90021 90089 90002 3. SunCats 90005 90021 90034 90017 90089 90002 90003 II.Types of Solar Cells 90004 90005 90021 90089 90002 5. Organic solar cells 90005 90021 90089 90002 4. sunLight 90005 90021 90034 90017 90089 90002 1. Silicon solar cell 90005 90021 90089 90002 90003 III.Some fancy designs of Solar Cells 90004 90005 90021 90089 90002 90003 IV.Working Principle of Solar Cells 90004 90003 90004 90003 90004 90005 90021 90034 90017 90089 90002 2.Multicompound thin film solar cells 90005 90021 90089 90002 1. E-Saving Battery 90005 90021 90089 90002 90003 V.Photovoltaic effect 90004 90005 90021 90034 90017 90089 90002 3. Polymer multilayer modified electrode type solar cell 90005 90021 90089 90002 2. Foldable solar cell 90012 90005 90021 90089 90012 90021 90034 90071 90072 90073 90002 90003 Introduction 90004 90005 90002 90003 I.Solar Cell Backgroud 90004 90012 90005 90002 Energy industry is not only the basic industry of national economy, but also a technology-intensive industry.»90003 Safe, efficient and low-carbon 90004″ embodies the characteristics of modern energy technology and is also the main direction to seize the commanding height of future energy technologies. 90005 90002 At present, the development of new energy sources mainly concentrates on renewable energies such as solar energy, hydrogen energy, wind energy and geothermal energy, among which solar energy resources are abundant and widely distributed, and are the most promising renewable energy sources.With the global energy shortage and environmental pollution issues such as increasingly prominent, solar photovoltaic power generation has drawn the world’s attention and focus on the development of new industries because of its clean, safe, convenient, efficient and other characteristics. 90005 90002 From the discovery by the French scientist E. Becquerel in 1839 of the photovoltaic effect of the liquid (referred to as photovoltaic phenomenon), the solar cell has undergone a long development history of more than 160 years.In terms of the overall development, both basic research and technological advancement have played a positive role in promoting them. The practical application of solar cells played a decisive role since the successful development of monocrystalline silicon solar cells made by three scientists from the United States Bell Laboratories, which is a milestone of the development history of solar cells. So far, the basic structure and mechanism of solar cells has not changed. 90005 90002 Due to the continuous demand of mankind for renewable energy, people are devoted to developing new sources.The energy that the sun shines on the Earth’s surface in 40 minutes can be used for one year at a speed of the current global energy consumption. Reasonable utilization of solar energy will be a long-term development strategy for mankind to solve energy problems and it is also one of the most studied research hot spots. This article will introduce various types of new solar cells, as well as the principle and development of solar cells. At the same time, we will compare the conversion efficiency and development prospects of them.90005 90002 90003 II.Types of Solar Cells 90004 90005 90002 1. Silicon solar cell 90005 90002 Silicon solar cells are divided into mono-crystalline silicon solar cells, poly-crystalline silicon thin film solar cells and amorphous silicon thin film solar cells. 90005 90002 Mono-crystalline silicon solar cells has the cell conversion efficiency, whose technology is also the most mature. The highest conversion efficiency in the lab is 24.7% and the productivity at the scale of production is 15%.It is still dominant in large-scale applications and industrial production. However, due to the high cost of mono-crystalline silicon, it is very difficult to sharply reduce the cost. In order to save silicon materials, the development of poly-crystalline silicon and amorphous silicon film is appeared as substitutes of mono-crystalline silicon solar cell. 90005 90002 90005 90002 Compared with mono-crystalline silicon, poly-crystalline silicon thin film solar cell has lower cost .At the meanwhile, it has higher efficiency than amorphous silicon thin film cell.Its highest conversion efficiency is 18% in lab and 10% in industrial scale. As a result, poly-crystalline silicon thin-film batteries will soon dominate the market for solar power. 90005 90002 Amorphous silicon thin film solar cells has great potential with its advantages of low cost, high conversion efficiency and ease of mass production. However, because of its material-induced photoelectric efficiency decay effect, the stability is not high, a direct impact on its practical application. If we can further solve the stability problem and improve the conversion rate, then, amorphous silicon solar cell is undoubtedly one of the main development of solar cells.90005 90002 2. Multicompound thin film solar cells 90005 90002 The material of multicompound thin film solar cells is inorganic salts, including gallium arsenide III-V compounds, cadmium sulfide, cadmium sulfide and copper occluded selenium thin film cell. 90005 90002 Cadmium sulfide, cadmium telluride poly-crystalline thin film cells provide a higher efficiency than amorphous silicon thin film solar cell, lower cost than mono-crystalline silicon cells, and also are easy to mass production.However, cadmium is highly toxic, which will cause serious environmental pollution; therefore, it is not the ideal substitute to crystalline silicon solar cells. 90005 90002 90005 90002 90005 90002 The conversion efficiency of GaAs III-V compound cells can reach up to 28%. GaAs compounds have a very good optical band-gap and high absorption efficiency. They have strong anti irradiation ability and are insensitive to heat, which are suitable for manufacturing high efficiency single junction cell.However, the price of GaAs materials is high, which limits the popularity of GaAs cells to a large extent. 90005 90002 Copper indium selenide thin film cells (referred to as CIS) are suitable for photoelectric conversion. There is no photodegradation problem. They have the same conversion efficiency as polysilicon. With low prices, good performance and simple process, etc., CIS will be an important direction of the future development of solar cells. The only problem is the source of the material, as indium and selenium are relatively rare elements, therefore, the development of such batteries must be limited.90005 90002 3. Polymer multilayer modified electrode type solar cell 90005 90002 The replacement of inorganic materials with organic polymers is a research direction of a newly started solar cell manufacturing. With advantages of good flexibility, easy fabrication, wide range of materials sources and low cost, organic materials are of great significance for large-scale use of solar energy and provision of low-cost electric energy. However, the study of producing solar cells with organic materials has just begun, both their lifespan and battery efficiency can not compared with inorganic materials, especially silicon cells.Whether it can be developed into a practical product still needs a further explored. 90005 90002 90005 90002 90005 90002 4. Nanocrystalline solar cells 90005 90002 Nanocrystalline TiO 2 Chemistry Solar cell is a newly developed product. Its advantages include low cost, simple process and stable performance. At the same time, its photoelectric efficiency is stable at above 10%, and the production cost is only 1/5 to 1/10 of the silicon solar cell while its lifespan can reach over 20 years.90005 90002 However, due to the research and development of such cells has just started, it is estimated that Nanocrystalline solar cells will gradually enter the market in the near future. 90005 90002 90005 90002 5. Organic solar cells 90005 90002 Organic solar cells, as its name implies, are solar cells that form of organic materials. We are not familiar with organic solar cells, which is a reasonable thing. More than 95% of today’s solar cells are silicon-based, while less than 5% of the remaining solar cells are made from other inorganic materials.90005 90002 90005 90002 90003 Here is a table of the conversion efficiency of different types of solar cells: 90004 90012 90005 90015 90016 90017 90254 90002 Types of Solar Cells 90005 90021 90258 90002 Crystalline Silicon Solar Cells 90005 90021 90262 90002 Thin film solar cell 90005 90021 90266 90012 90021 90034 90017 90089 90002 monocrystalline silicon 90005 90021 90089 90002 polycrystalline silicon 90005 90021 90089 90002 CdTe 90005 90021 90089 90002 CIS 90005 90021 90089 90002 A-Si 90005 90021 90258 90002 MC-Si 90005 90021 90034 90017 90089 90002 Industrial production efficiency 90005 90021 90089 90002 19.6% 90005 90021 90089 90002 18.5% 90005 90021 90089 90002 11.1% 90005 90021 90089 90002 12% 90005 90021 90089 90002 7% 90005 90021 90258 90002 9% 90005 90021 90034 90017 90089 90002 Achievable efficiency goals 90005 90021 90089 90002> 20% 90005 90021 90089 90002 20% 90005 90021 90089 90002 18% 90005 90021 90089 90002 18% 90005 90021 90089 90002 10% 90005 90021 90258 90002 15% 90005 90021 90034 90071 90072 90073 90002 90003 Detail 90004 90012 90005 90002 90003 III.Some fancy designs of Solar Cells 90004 90005 90002 1. E-Saving Battery 90005 90002 90005 90002 The E-Saving Battery has the perfect balance of solar cell area (power generation efficiency) and portability. This product looks no much difference to the usual portable power bank. It still has columned shape and output through the USB port — but it has built-in flexible solar cells, when needed, holding the back of the rod, and you can pull out the solar cell like a reel to get the maximum light area, thus improve the power generation efficiency.In peacetime, you can also put the panel up, which is both convenient and not occupied. 90005 90002 2. Foldable solar cell 90005 90002 In E-saving battery, we mentioned a flexible solar cell that can be rolled up. Then, can the solar cell be rolled up or not? As early as 2009 an American named Frederik Krebs created a solar film that is able to be curled or straightened, which even had an ultra-thin lithium battery and an LED attached to it. During the days you can straighten it and stick it to the wall and it will be able to convert solar energy into electricity and store up.in the evening, you can put it in the house as room lighting. If you want, it can also be rolled into tube as a flashlight. According to Krebs’s vision, the cost of each will be less than 7 US dollars in the final mass production of such a solar LED film. 90005 90002 90005 90002 3. SunCats 90005 90002 SunCats is a design of Knut Karlsen. Actually, it’s more like a solar sticker than a solar cell, which is equivalent to the solar cells that attached to the ordinary rechargeable battery surface.So when it is power off, throw it on the windowsill and let it catch some sunlight will be OK. 90005 90002 90005 90002 4. sunLight 90005 90002 The sunLight is designed by the German designer Hermann Eske. The main body of sunLight is a solar panel that can be rolled together. Apart from charging the electronics directly as most solar devices do, it still has other special function. If you have a close-up view of it, you will find that looks a little different. There are six hollow small cylinders on the back.All of the mysteries lie within these cylinders, any of which can be thought as a small LED flashlight powered by built-in two AAAA rechargeable batteries and rolled up as a powerful flashlight with six LEDs. 90005 90002 90005 90002 90003 IV.Working Principle of Solar Cells 90004 90005 90002 90005 90002 Solar cells, a type of semiconductor device that efficiently absorbs solar radiation and converts it into electrical energy, are also known as photovoltaic cells because of their 90003 photovoltaic effect 90004 using various potential barriers.The core of these devices is the electron-releasable semiconductor. The most commonly used semiconductor material is silicon. As crustal reserves of silicon is rich, it can be said to be inexhaustible. When the sunlight shines on the semiconductor surface, the valence electrons of the atoms in the N and P regions of the semiconductor are excited by solar photons, and the energy beyond the forbidden band width Eg is obtained by optical irradiation. The conduction band thus produces many electron-hole pairs that are in an unbalanced state within the semiconductor material.These photoexcited electrons and holes collide freely or recombine in the semiconductor to an equilibrium state. Composite process does not show the external conductive effect. It is a part of the automatic loss of solar cell energy. A small number of carriers in the photoexcited carriers can move to the P-N junction region and drifts to the opposite region through the P-N junction minority carrier pulling effect, and the opposite direction is formed opposite to the electric field of the P-N junction barrier Photoelectric field.Once connected to the external circuit, you can have power output. When a large number of such small solar photovoltaic cells are combined in a series and parallel manner to form a photovoltaic cell module, a large enough electric power is output under the action of solar energy. It is important that semiconductor materials for solar cells have a suitable forbidden band width. Semiconductor with different bandgap absorbs only part of the solar radiation energy to generate electron-hole pairs. The smaller the forbidden band width, the larger the available part of the solar spectrum to be absorbed, and at the same time the amount of wasted energy will be greater near the solar spectrum peaks.It can be seen that the solar spectrum can be more effectively used only by choosing semiconductor materials with suitable forbidden band widths. Since the direct-transfer semiconductor has a higher light absorption efficiency than the indirect transfer type, it is preferable that it be a direct-transfer type semiconductor. 90005 90073 90002 90003 Analysis 90004 90005 90002 90003 90003 90003 V.Photovoltaic effect 90004 90004 90003 90004 90004 90005 90002 As it is mentioned above, we need to explain photovoltaic effect here.90005 90002 Here is a video about Photovoltaic effect: 90005 90002 90422 90005 90002 90003 Associate Professor of Materials Science and Engineering Jeff Grossman explains photovoltaics / solar cells 90004 90005 90002 The so-called photo-voltaic effect is when the object is illuminated, the charge distribution within the object state changes have an effect of electromotive force and current. When sunlight or other light shines on the PN junction of a semiconductor, a voltage appears on either side of the PN junction, which is called photo-induced voltage.90005 90002 When light strikes the PN junction, an electron-hole pair is generated. The carriers generated near the PN junction in the semiconductor are not recombined to reach the space charge region. Due to the attraction of the internal electric field, the electron flows into the N region and the hole flows into P region. As a result, excess electrons are stored in the N region and excess holes are present in the P region. They form a photogenerated electric field opposite to the barrier in the vicinity of the p-n junction.In addition to partially counteracting the role of the potential barrier electric field, the photogenerated electric field also makes the P region positive, and the N region negative. Then produces electromotive force between the thin layer in the N and P region, which is the photovoltaic effect. 90005 90073 90002 Book Recommendation 90005 90002 This book provides a comprehensive introduction to the physics of the photovoltaic cell. It is suitable for undergraduates, graduate students, and researchers new to the field.It covers: basic physics of semiconductors in photovoltaic devices; physical models of solar cell operation; characteristics and design of common types of solar cell; and approaches to increasing solar cell efficiency. The text explains the terms and concepts of solar cell device physics and shows the reader how to formulate and solve relevant physical problems. Exercises and worked solutions are included. Contents: Photons In, Electrons Out: Basic Principles of PV; Electrons and Holes in Semiconductors; Generation and Recombination; Junctions; Analysis of the p n Junction; Monocrystalline Solar Cells; Thin Film Solar Cells; Managing Light; Over the Limit: Strategies for Higher Efficiency.90005 90002 —Jenny Nelson (Author) 90005 90002 The primarily focus bookes on single junction silicon devices, but some of the III-V semiconductors are also described. Mostly the physics of solar cells is covered, but there is some info on practical installation issues. 90005 90002 —Martin A. Green (Author) 90005 90073 90002 Relevant information about «Working principle and Development of Solar Cell» 90005 90002 About the article «Working principle and Development of Solar Cell», If you have better ideas, do not hesitate to write your thoughts in the following comment area.You also can find more articles about electronic semiconductor through Google search engine, or refer to the following related articles. 90005 .90000 90001 Principle of Solar Cell | About Solar Energy | Our Solar Power Spirit | Solar Energy | Products 90002 90003 90004 90005 90006 90007 Converting Sunlight Into Electricity 90008 90009 90010 90005 90012 90013 90009 90010 90005 90003 90018 Solar Cell 90018 (Multicrystalline silicon) 90009 90021 90013 90009 90021 Photovoltaic modules, commonly called solar modules, are the key components used to convert sunlight into electricity.Solar modules are made of semiconductors that are very similar to those used to create integrated circuits for electronic equipment. The most common type of semiconductor currently in use is made of silicon crystal. Silicon crystals are laminated into n-type and p-type layers, stacked on top of each other. Light striking the crystals induces the «photovoltaic effect,» which generates electricity. The electricity produced is called direct current (DC) and can be used immediately or stored in a battery.For systems installed on homes served by a utility grid, a device called an inverter changes the electricity into alternating current (AC), the standard power used in residential homes. 90009 90010 90027 90018 90004 90005 90031 90007 Power Generation Using the P-N Gate 90008 90009 90010 90005 90021 90013 90009 90010 90005 90003 High purity silicon crystals are used to manufacture solar cells. The crystals are processed into solar cells using the melt and cast method.The cube-shaped casting is then cut into ingots, and then sliced ​​into very thin wafers. 90043 90044 Processing wafers 90045 90018 Silicon atoms have four «arms.» Under stable conditions, they become perfect insulators. By combining a small number of five-armed atoms (with a surplus electron), a negative charge will occur when sunlight (photons) hits the surplus electron. The electron is then discharged from the arm to move around freely. Silicon with these characteristics conducts electricity.This is called an n-type (negative) semiconductor, and is usually caused by having the silicon ‘doped’ with a phosphorous film. 90047 90043 In contrast, combining three-armed atoms that lack one electron results in a hole with an electron missing. The semiconductor will then carry a positive charge. This is called a p-type (positive) semiconductor, and is usually obtained when boron is doped into the silicon. 90047 90043 90047 90009 90010 90027 90018 90004 90005 90003 90009 90021 90013 90009 90021 A p-n junction is formed by placing p-type and n-type semiconductors next to one another.The p-type, with one less electron, attracts the surplus electron from the n-type to stabilize itself. Thus the electricity is displaced and generates a flow of electrons, otherwise known as electricity. 90043 When sunlight hits the semiconductor, an electron springs up and is attracted toward the n-type semiconductor. This causes more negatives in the n-type semiconductors and more positives in the p-type, thus generating a higher flow of electricity. This is the photovoltaic effect. 90047 90009 90010 90027 90018 90009 90021 90072 90009 90003 90018 90072 90018 90078 90005 90021 Regional Sites 90009 90010 90005 90084 90072 90009 90010 90088 90089 90010 90027 90018 90078 90005 90021 Related Information 90009 90010 90005 90084 90072 90009 90010 90088 90089 90010 90027 90018 90009 90027.