Фотоелектричні сонячні панелі перетворять сонячне світло безпосередньо в електрику. Це один з двох основних типів панелей, які використовуються для перетворення сонячного світла в корисну енергію, інші ж (сонячний колектор) перетворять його в тепло. Існує широкий вибір сонячних фотоелектричних панелей, виготовлених з різних матеріалів, але всі з них використовують фотоелектричний ефект, щоб створити вільні електрони, які утворюють електричний струм.
Створення фотоелектричних сонячних панелей
Процес виготовлення панелей є складним і включає в себе безліч етапів. Цей процес чимось нагадує алгоритм створення комп’ютерних чіпів.
Найбільш поширеним типом фотоелектричних сонячних панелей є кремнієві. Ці панелі вимагають важкої та жорсткої структури підтримки для захисту кремнієвих пластин від руйнування. На жаль, це робить вигляд панелей не зовсім непривабливим на більшості будівель і є однією з причин, за якими такі панелі непрактичні для автомобілів, які в основному мають вигнуту поверхню. Іншим основним видом панелей вважаються тонкоплівкові сонячні панелі.
Це останнє нововведення, яке поки що користується невеликим попитом (10 відсотків від загальних продажів фотоелектричних панелей). Однак, тонкоплівкові панелі повинні в кінцевому підсумку замінити кремнієві, тому що вони тонше, легше, дешевше і досить гнучкі. Все це дозволяє використовувати їх у великій кількості різних місць. Широкий спектр інших видів панелей все ще перебуває в стадії розробки, в тому числі сенсибілізовані барвником сонячні елементи, які мають потенціал для друку і розпису безпосередньо на поверхні
Створення кремнієвих елементів, які використовуються більшістю фотоелектричних панелей, вимагає безлічі стадій виробництва з використанням складної техніки. Кремній є одним з найбільш поширених елементів на Землі і це дозволяє робити все елементи з чистого кремнію.
Панелі піддаються різним процесам при високій температурі для створення двох трохи різних верств всередині пластини. В результаті всіх цих процесів виходить напівпровідниковий кремній — матеріал, який за своїми властивостями не походить на діелектрика або провідника і є чимось середнім між ними. Комп’ютерні чіпи виробляються з використанням аналогічного процесу, але вони вимагають набагато більше етапів в створенні шарів їх схем.
При створенні кремнієвих фотоелектричних панелей до пластині прикріплюється металевий провідник, а також мережу з тонких проводів, припаяних до верхньої поверхні за допомогою паяльної пасти. Освічені сонячні елементи розташовуються в сітці всередині корпусу і згуртовуються між собою, а потім вкладаються всередину верхнього захисного шару.
Фотоефект — ефект, який перетворює світло в електрику всередині клітин фотоелектричних панелей. Коли фотон світла збуджує атом глибоко всередині сонячної батареї, достатня кількість енергії передається електронам, які вириваються з своєї орбіти навколо атома і стають вільними зарядженими частинками. Два різних шару всередині сонячної батареї мають різні заряди, що створюють електростатичне поле, яке силами вільних електронів з боку верхньої поверхні, де вони залишають клітку через тонкі дроти, створює електричний струм.
Застосування фотоелектричних сонячних панелей
Фотоелектричні сонячні панелі використовуються вже протягом більше тридцяти років і забезпечують електроенергією багато будинків, транспортні засоби та пристрої. У багатьох будинках по всьому світу їх використовують, щоб забезпечити значний обсяг своїх потреб в енергії, і вони є основним джерелом енергії для супутників і Міжнародної космічної станції.
Малі панелі використовуються для живлення вуличних ліхтарів і заряду батарей. Навіть невеликі панелі застосовуються для вироблення енергії для калькуляторів, годинників, іграшок, ліхтарів і багатьох інших пристроїв низької напруги. Хоча ці панелі були використані для вдосконалення експериментальних автомобілів, технологія ще не є достатньо ефективною для комерційного використання.
Останні досягнення в області фотоелектричних панелей зробили їх легшими, дешевшими і підвищили їх ефективність. Оскільки вартість викопних джерел енергії збільшиться в майбутньому, популярність фотоелектричних панелей буде продовжувати рости і знайде багато нових застосувань.