Как работают солнечные панели? (2023)

Большинство домовладельцев начинают поиск солнечных панелей с покупки лучших компаний по производству солнечной энергии или лучшего оборудования. Однако не менее важно знать, как работают солнечные панели, чтобы вы могли понять мелкие детали процесса. Мы из команды Guides Home создали это руководство, чтобы дать вам лучшее представление о системе, в которую вы собираетесь инвестировать.

Солнечная панель, или фотоэлектрическая (PV) панель, преобразует солнечную энергию в электричество. Чаще всего они состоят из стекла, проводов и кремния и устанавливаются на крыше или на земле. Солнечные установки требуют большого количества панелей для правильного питания вашего дома. Конфигурация солнечных панелей, известных как солнечная батарея, зависит от энергетических потребностей вашего дома и доступного пространства на крыше.

Солнечные панели лучше всего работают в безоблачные дни с достаточным количеством солнечного света. Производительности могут помешать тени, покрывающие панели, пасмурные дни или ночи. Панели по-прежнему работают, но их способность улавливать солнечный свет снижается.

Фотоэлектрический эффект является ключом к тому, как солнечная технология генерирует энергию. Этот процесс начинается, когда частицы солнечного света, известные как фотоны, отбивают электроны от атомов. Электричество создается, когда эти электроны приходят в движение. Солнечные панели улавливают эти электрические заряды и преобразуют их в электричество для питания вашего дома.

Каждая панель содержит несколько соединенных между собой фотоэлектрических элементов (ФЭ), предназначенных для улавливания солнечного света. Эти фотоэлектрические элементы небольшие, около 6 дюймов в длину и 6 дюймов в ширину. Солнечная панель содержит от 32 до 48 фотоэлементов, но их количество зависит от размера панели и предполагаемой мощности. Каждая ячейка использует неметаллический полупроводниковый материал для поглощения солнечного света. Традиционные солнечные фотоэлектрические панели используют кремний, один из самых распространенных элементов на Земле.

Однако кремний сам по себе не является отличным проводником. Производители солнечной энергии используют процесс, называемый «легированием», для повышения ее проводимости. Это предполагает добавление примесей, которые создают связи с кремнием для улучшения электрического заряда. Бор добавляется для создания положительного заряда, а фосфор создает отрицательный заряд. Два слоя кремния наложены друг на друга, каждый из которых обработан одним из этих элементов. Когда они собираются вместе, они создают электрическое поле. Металлические пластины добавлены по бокам кремниевых солнечных элементов, чтобы помочь протолкнуть электрон через проводку в ваш дом.

В большинстве систем солнечных панелей используются панели из кристаллического кремния, одни из лучших солнечных панелей для жилых помещений. Фотоэлектрические панели доступны в двух вариантах: монокристаллические и поликристаллические. Тонкопленочные солнечные панели являются более дешевой альтернативой обычным панелям и используют тонкие слои фотоэлектрических материалов. Их процесс изготовления и состав отличаются от традиционных панелей.

В монокристаллических (моно) панелях используется чистая форма монокристаллического кремния. Этот процесс более дорогой и трудоемкий, но приводит к более высокой выработке энергии. Поликристаллические панели изготавливаются из нескольких фрагментов кремния, что делает производство более экономичным. Однако эти фрагменты создают дефекты, снижающие эффективность панелей. Тонкопленочные панели являются самыми дешевыми в производстве, поскольку вместо кремния в них используются тонкие фотоэлектрические материалы, но при этом они производят наименьшее количество энергии.

Эффективность измеряет, сколько солнечного света панель может поглотить и преобразовать в электричество. Например, солнечные панели с КПД 16% могут поглощать 16% солнечных лучей и преобразовывать их в энергию. По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), большинство солнечных панелей имеют рейтинг эффективности от 16% до 22%, в среднем 19,2%.

Чистый кремний, используемый в монопанелях, не имеет поверхностных дефектов, поэтому эти панели имеют самые высокие показатели эффективности, обычно от 17% до 23%. Полипанели имеют более низкий рейтинг от 13% до 16%. Тонкопленочные панели имеют самые низкие показатели эффективности: от 7% до 11%.