Фотоэлектрические элементы и модули

1. Актуальность темы

Солнечная энергетика является относительно новым способом производства электроэнергии. Бурное развитие отрасли началось в середине 2000-х годов и было вызвано, главным образом, политикой развитых стран (в первую очередь, стран Евросоюза) по снижению зависимости от углеводородного сырья в электроэнергетике и стремлением достичь целей по сокращению выбросов парниковых газов. Кроме того, быстрому развитию отрасли способствовало снижение стоимости производства солнечных панелей и рост их эффективности[2].

В настоящее время фотоэлектрические преобразователи энергии становятся все более популярными для электроснабжения различных объектов. За последние 10 лет объемы инсталляций фотоэлектрических модулей серьезно выросли, что на определенном этапе привело к дефициту кристаллического кремния (основного материала фото энергетики) и к появлению альтернативных технологий производства фотоэлектрических преобразователей [3].


2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Основной целью работы является анализ и применение фотоэлектрических преобразователей в энергоснабжении, их особенностей и недостатков, методов повышения их эффективности, оценки работоспособности и возможности применения в энергорынке.

Основные задачи исследования:

1. 
   Анализ состояния проблем и современных путей их решения.
   
2. 
   Анализ методов повышения эффективности фотоэлектриче-ских преобразователей.
   
3. 
   Расчетный эксперимент.
   

3. Фотоэлектрический преобразователь (ФЭП)

Отдельный фотоэлектрический преобразователь – это полупровод-никовый прибор, который преобразовывает энергию фотонов в электрическую энергию. Преобразование энергии света в электричество происходит на уровне атомного строения тела. Кремний является наиболее распространенным материалом для изготовления ФЭП. Каждый отдельный ФЭП способен вырабатывать напряжение сравнительно малой величины (около 0,5 В), поэтому отдельные элементы собирают в модули, а модули в панели (рис. 1)[4].

Рисунок 1 – Солнечная панель, модуль и фотоэлектрический преобразователь.

Солнечная батарея вырабатывает электроэнергию при попадании на её поверхность солнечного света, это значит, что в ночное время суток солнечная панель не генерирует электричество. Но, как правило, нам необходима электроэнергия круглые сутки, поэтому в систему солнечных панелей вводиться блок аккумуляторных батарей. По своему назначению он выполняет функцию, накапливание электроэнергии в момент ее излишка, и отдает в момент ее нехватки.

Рисунок 2 – Типовая схема подключения солнечной панели.