Солнечная панель или солнечный модуль — например такие — это устройство, которое улавливает энергию солнечного излучения для использования. Этот термин включает солнечные коллекторы, обычно используемые для производства горячей воды в домашних условиях с помощью солнечной тепловой энергии , и фотоэлектрические панели , используемые для выработки электроэнергии с помощью солнечной фотоэлектрической энергии .
Солнечный водонагреватель использует энергию солнца для нагрева жидкости,которая передает тепло в накопительный резервуар. В доме к устройству теплообменника, где он отдает тепло, а затем циркулирует обратно к панели для перегрева. Это простой и эффективный способ использовать солнечную энергию.
Фотоэлектрические панели или фотоэлектрические пластины состоят из многочисленных ячеек, которые преобразуют свет в электричество . Ячейки иногда называют фотоэлектрическими элементами . Эти ячейки зависят от фотоэлектрического эффекта, потому что световая энергия создает положительные и отрицательные заряды в двух соседних полупроводниках разного типа, тем самым создавая электрическое поле, способное генерировать ток.
Материалы для солнечных элементов обычно представляют собой кристаллический кремний или арсенид галлия . Кристаллы арсенида галлия специально изготавливаются для фотоэлектрического использования, в то время как кристаллы кремния доступны в стандартизированных, более дешевых слитках, производимых в основном для потребления в микроэлектронной промышленности . Поликристаллический кремний имеет более низкую эффективность преобразования, но также и более низкую стоимость.
При воздействии прямых солнечных лучей Кремниевая ячейка диаметром 6 см может производить ток от 0,5 а до 0,5 в (эквивалент в среднем 90 Вт/м2, в поле обычно 50-150 Вт/м2, в зависимости от солнечной яркости и эффективности ячейки). Арсенид галлия более эффективен, чем кремний, но и дороже.
Наиболее часто используемые кремниевые элементы в фотоэлектрических панелях можно разделить на три подкатегории:
- Монокристаллические кремниевые клетки состоят из одного кристалла кремния. Этот тип клеток имеет однородный темно-синий цвет.
- Поликристаллические кремниевые клетки (также называемые многокристаллическими) состоят из набора кристаллов кремния, что объясняет, что их производительность несколько ниже, чем у монокристаллических клеток. Они характеризуются более интенсивным синим цветом.
- Аморфные кремниевые клетки . Они менее эффективны, чем кристаллические кремниевые клетки, но также дешевле. Этот тип ячеек, например, используется в солнечных приложениях, таких как часы или калькуляторы .
Кристаллические слитки разрезаются на тонкие пластинчатые диски, отполированные для устранения возможных повреждений, вызванных резкой. Легирующие вещества —примеси, добавленные для изменения проводящих свойств— вводятся в пластины, а металлические проводники осаждаются на каждой поверхности: тонкая решетка со стороны, где она дает солнечный свет, и обычно плоский лист с другой. Солнечные панели построены с этими ячейками, сгруппированными в соответствующую форму. Чтобы защитить их от повреждений, вызванных радиацией или обработкой, на передней поверхности их покрывают стеклянной крышкой и наклеивают на подложку, которая может быть жесткой панелью или мягким одеялом. Электрические соединения сделаны последовательно-параллельно для фиксации общего выходного напряжения. Клей и подложка должны быть теплопроводными, так как ячейки нагреваются, поглощая инфракрасную энергию, которая не преобразуется в электричество. Поскольку нагрев ячеек снижает эффективность работы, желательно минимизировать его. Полученные сборки называются солнечными батареями.