Как солнечный свет превращается в электричество

Информация взята с официального сайта https://www.atmosfera.ua/, компании, которая специализируется на разработке и реализации проектов солнечной генерации в Украине.

Солнечные панели преобразуют свет непосредственно в электрическую энергию благодаря фотоэлектрическому эффекту. Когда солнечные лучи попадают на полупроводниковые элементы, в них возникает движение электрических зарядов, создающее постоянный ток. Затем инвертор преобразует его в переменный, пригодный для питания бытовых приборов и промышленного оборудования. Для этого процесса не нужны турбины, топливо или нагрев воды.

Как солнечная панель производит электрический ток

Основой большинства современных фотомодулей служат кремниевые фотоэлементы. В них создают два слоя полупроводника с разными электрическими свойствами. На границе этих слоев возникает внутреннее электрическое поле, которое помогает разделять электрические заряды.

Когда фотон – частица света, передает кремнию достаточно энергии, образуются свободный электрон и положительно заряженная «дырка». Электрическое поле направляет их в разные стороны. Если подключить внешнюю цепь, электроны начинают двигаться через нее, создавая электрический ток.

Каждый фотоэлемент вырабатывает сравнительно небольшое напряжение. Поэтому элементы соединяют в модули, а модули – в электрические цепочки, или стринги. Так получают напряжение и мощность, необходимые для работы солнечной электростанции.

Подробнее о том, что такое СЭС в энергетике, из каких компонентов она состоит и где применяется, можно прочитать в отдельной статье.

Как электричество поступает к потребителям

Солнечная панель производит постоянный ток, тогда как большинство электроприборов рассчитано на переменный. Поэтому между солнечным массивом и потребителями устанавливают инвертор.

Электроэнергия проходит несколько этапов:

• Генерация. Фотоэлементы преобразуют энергию солнечного излучения в постоянный ток.
• Оптимизация. Контроллер MPPT в инверторе подбирает рабочее напряжение и ток, чтобы получать максимально возможную мощность при текущем освещении.
• Преобразование. Инвертор формирует переменный ток с параметрами, необходимыми для подключения оборудования.
• Распределение. Электричество поступает к потребителям, а при соответствующей схеме может передаваться в сеть или использоваться для зарядки аккумулятора.

Сам инвертор не создает дополнительную энергию: при преобразовании часть ее неизбежно теряется. Поэтому мощность, поступающая к потребителям, несколько меньше мощности, полученной от панелей.

От чего зависит количество произведенной энергии

Для работы фотоэлементов необязательно прямое солнце. Панели преобразуют и рассеянный свет, поэтому продолжают вырабатывать электричество в облачную погоду, хотя обычно с меньшей мощностью.

На результат влияют интенсивность освещения, ориентация панелей, затенение и температура. Например, при сильном нагреве эффективность кремниевых элементов снижается. А тень на части модуля может ограничивать выработку даже тогда, когда остальные элементы хорошо освещены.

Количество электричества зависит также от продолжительности светового дня. Поэтому летом и зимой одна и та же станция производит разные объемы энергии.