кривометр солнечной энергии что это
Кривометр солнечной энергии модель радиометра Образовательное
Special Price от 1 352,19 руб.*
Доступность: На складе
Для получения более полной информации о стоимости и сроках доставки Кривометр солнечной энергии модель радиометра Образовательное нажмите «Подробнее».
Описание продукта:
Изобретенный в 1873 году химиком сэром Вильямом криксом, как внешний продукт некоторых химических исследований, радиометр сделан из стеклянной лампы, из которой большая часть воздуха была удалена, чтобы образовать частичный вакуум. Внутри лампы, на шпинделе с низким коэффициентом трения, находится ротор с несколькими (обычно четырьмя) вертикальными легкими металлическими лопанами, разделенными поровну вокруг оси. С одной стороны камни отполированы или белые, а с другой-черные. При воздействии солнечного светильник, искусственный светильник или инфракрасное излучение (может быть достаточно даже тепла руки, расположенной рядом), vanes поворачиваются без видимой движущей силы, темные стороны отскакивают от источника излучения, и светильник движется по бокам. Просто поместите возле окна или под прямым накаливания светильник как лопасти только вращается в светильник (защита от солнца светильник или накаливания светильник). Чем больше светильник светится по всему миру, тем быстрее вращается vanes.
Параметры:
Материал: Стекло
Цвет: Прозрачный
Основание Размеры: 80 мм/3,1″
Высота: 205 мм/8,1″
Диаметр шара: 90 мм/3,5″
Посылка включает в себя:
1 x радиометр Crookes
Особенности:
● Великолепный стеклянный радиометр, станет прекрасным подарком для тех, у кого есть все.
● Все изготовлено из стекла. Глобус 3,5 дюйма в диаметре и высоту 8 дюймов в высоту.
● Это физическое и техническое чудо показывает, как солнечный свет преобразует в энергию.
● Поместите рядом с окном или под светильник накаливания, а также часы, когда лопасти вращают.
Обратите внимание:
1. Допускается погрешность в 1-3 мм, связанная с особенностями измерения вручную. Пожалуйста, убедитесь, что вас это не устраивает, прежде чем сделать заказ.
2. Цвет может отличаться от представленного на дисплее, пожалуйста, примите это во внимание.
Последнее обновление: 06.03.2021
Описание продукта: Изобретенный в 1873 году химиком сэром Вильямом криксом, как внешний продукт некоторых химических исследований, радиометр сделан из стеклянной лампы, из которой большая часть воздуха была удалена, чтобы образовать частичный вакуум. Внутри лампы, на шпинделе с низким коэффициентом трения, находится ротор с несколькими (обычно четырьмя) вертикальными легкими металлическими лопанами, разделенными поровну вокруг оси. С одной стороны камни отполированы или белые, а с другой-черные. При воздействии солнечного светильник, искусственный светильник или инфракрасное излучение (может быть достаточно даже тепла руки, расположенной рядом), vanes поворачиваются без видимой движущей силы, темные стороны отскакивают от источника излучения, и светильник движется по бокам. Просто поместите возле окна или под прямым накаливания светильник как лопасти только вращается в светильник (защита от солнца светильник или накаливания светильник). Чем больше светильник светится по всему миру, тем быстрее вращается vanes. Параметры: Материал: Стекло Цвет: Прозрачный Основание Размеры: 80 мм/3,1″ Высота: 205 мм/8,1″ Диаметр шара: 90 мм/3,5″ Посылка включает в себя: 1 x радиометр Crookes Особенности: ● Великолепный стеклянный радиометр, станет прекрасным подарком для тех, у кого есть все. ● Все изготовлено из стекла. Глобус 3,5 дюйма в диаметре и высоту 8 дюймов в высоту. ● Это физическое и техническое чудо показывает, как солнечный свет преобразует в энергию. ● Поместите рядом с окном или под светильник накаливания, а также часы, когда лопасти вращают. Обратите внимание: 1. Допускается погрешность в 1-3 мм, связанная с особенностями измерения вручную. Пожалуйста, убедитесь, что вас это не устраивает, прежде чем сделать заказ. 2. Цвет может отличаться от представленного на дисплее, пожалуйста, примите это во внимание.
#1 Он вращается с Саншайн?
Отзывы покупателей
Страна: RU Доставка: AliExpress Standard Shipping 10.12.2020
Упаковано было хорошо. Пришло целое. Работает даже от луча фонаря. Единственный минус в том, что колба внутри немного грязная. Не сильно заметно. Возможно причина в том, что во время транспортировки немного краски стряхнулось с лепестков.
Страна: SA Доставка: Aliexpress Direct 07.01.2021
Покупатель AliExpress
Страна: RU Доставка: AliExpress Standard Shipping 08.01.2021
Excellent! Доставлено в короткие сроки, в целости и сохранности. Товар качественный, сделан достойно. К покупке всем настоятельно рекомендую к приобретению. Продавцу респект. Спасибо, 5 звёзд!
Страна: NL Доставка: AliExpress Standard Shipping 30.01.2021
Хороший гаджет. В данный момент солнечно, чтобы работать с солнечными лучами, но сверху нагревателя он вращается.
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 18.01.2021
Joli produit bien emballate
Страна: RU Доставка: AliExpress Standard Shipping 15.12.2020
Товар и продавца рекомендую!
Страна: RU Доставка: AliExpress Standard Shipping 09.12.2020
Норм, работает, крутится
Страна: RO Доставка: China Post Air Parcel 08.01.2021
82 дня в Бразилию. Отличная упаковка, коробка разбита, но товар не поврежден. Медленное вращение в тени и быстрее при прямой освещении. Отлично работает 5 *. Спасибо!
Страна: NL Доставка: AliExpress Standard Shipping 13.01.2021
Товар был получен без повреждений. Очень доволен им. Работает как очарование! Быстрая доставка!
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 03.01.2021
A few minor scratches on the glass, and the black coating is not perfect, but overall this is a good quality item, and for the price this very good value for money.
Покупатель AliExpress
Страна: IL Доставка: AliExpress Standard Shipping 09.11.2020
Красивый товар. Работает так, как нужно. Хорошо упакованы. Спасибо за прекрасную сделку.
Страна: US Доставка: AliExpress Standard Shipping 01.11.2020
Отличный познавательный инструмент, дети понравилось.
Страна: US Доставка: AliExpress Standard Shipping 19.12.2020
Невероятно, работает даже с диффузным светом через окно, когда солнце поворачивается очень быстро, я был уверен, что он прибудет полностью, но он хорошо упакован, мне понравилось, отличный подарок для интересующих людей.
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 30.11.2020
Доставка в течение 10 дней и хорошо упакована. Оборудование согласно фото и описанию Все идеально
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 12.11.2020
Он работает идеально, различная интенсивность света изменяет скорость поворота. Идеальная упаковка для доставки неповрежденного товара.
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 26.12.2020
Хороший подарок, доставлен быстро и очень хорошо упакован.
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 31.10.2020
Соответствует описанию и прекрасно работает Упаковка была хорошо защищена. Очень долгая Задержка доставки, плохое управление и общение с продавцом довольно холодное. Я рекомендую товар, но не продавец
Страна: CH Доставка: China Post Air Parcel 06.10.2020
Супер цена/производительность. Хотя обратите внимание на разницу в CH выдувном световом заводе, но цена супер, и она работает.
Покупатель AliExpress
Страна: RU Доставка: AliExpress Standard Shipping 24.09.2020
Кроме того, что часть скажи с пластин отлетела, претензий нет. Правда, колба пришла вся грязная, чем-то забрызгана.
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 07.01.2021
Быстрая доставка. Запрос соответствует этой фотографии
Покупатель AliExpress
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 25.01.2021
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 30.11.2020
Очень хорошо упаковано, работает, спасибо
Покупатель AliExpress
Страна: US Доставка: AliExpress Standard Shipping 24.01.2021
Страна: MX Доставка: AliExpress Standard Shipping 07.12.2020
Идеально завернутый. Хорошо защищен.
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 16.09.2020
Он хорошо упакован и отлично работает.
Страна: IT Доставка: AliExpress Standard Shipping 14.01.2021
Покупатель AliExpress
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 12.12.2020
Быстрая доставка. Работает отлично.
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 30.10.2020
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 22.09.2020
Как описано-очень быстрая доставка
Страна: AT Доставка: China Post Air Parcel 19.01.2021
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 03.01.2021
Очень хороший предмет, идеально!
Страна: HU Доставка: China Post Air Parcel 22.11.2020
Хороший товар, супер быстрая доставка
Страна: NL Доставка: AliExpress Standard Shipping 09.01.2021
Идеально. 5 звезд продавца.
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 02.12.2020
Это отвечает моим ожиданиям!
Страна: DE Доставка: AliExpress Standard Shipping 11.11.2020
Страна: DK Доставка: China Post Air Parcel 21.11.2020
5 получил, 1 сломался.
Страна: CA Доставка: AliExpress Standard Shipping 16.09.2020
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 19.12.2020
Страна: KZ Доставка: China Post Air Parcel 20.10.2020
Страна: US Доставка: Aliexpress Direct 28.11.2020
Страна: IT Доставка: China Post Air Parcel 07.09.2020
Страна: CZ Доставка: China Post Registered Air Mail 21.09.2020
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 16.01.2021
El radiómetro no está demasiado bien pintado y aunque funciona, duco que pueda servir para medir la intensidad de la luz
Страна: CH Доставка: China Post Air Parcel 10.01.2021
Первая доставка была получена в основном сломана из-за слишком легкой упаковки. Поставщик заменил сломанные блоки без проблем и быстро. Теперь все в порядке.
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 26.11.2020
К сожалению, немного черная картина исчезла, и есть некоторые задатки на стекло. Однако, он работает хорошо.
Страна: US Доставка: AliExpress Standard Shipping 20.12.2020
Хорошо, но много черного покрытия отскочило в доставке, что означает, что внутренняя часть стеклянной лампы очень грязная, и на парусах отсутствует краска. Все еще работает, но выглядит не так хорошо, как я хотел бы получить украшение.
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 27.11.2020
Очень хорошо упаковано, прибыл нетронутым, несмотря на расстояние. Черная краска немного падала с опоры, что оставляет следы в мире. Слишком плохо.
Страна: RU Доставка: AliExpress Standard Shipping 07.12.2020
прибор назыаается правильно радиометр Крукса!
Страна: IT Доставка: AliExpress Standard Shipping 18.01.2021
il prodotto è abbastnza simile alla descrizione, ci sono alcuni difetti nella colorazione dei fogli all’interno che ne impdiscono un piacevole funzionamento. Lo ho acquistato come giocattolo quindi non ho avuto grandi aspettative posso ritener,i moderatametne soddisfatto. COnsiglo l’aquisto come giocattolo sconsiglio per uso didattico.
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 15.01.2021
Внутренние нити наполовину сломаны, и это не работает вообще хорошо.
Страна: CA Доставка: ePacket 22.01.2021
Посылка никогда не прибыла. Отслеживание показывает «Ожидание товара», но Aliexpress закрыл сделку с разрешением подтвержденной доставки. Никаких возвратов.
Страна: IL Доставка: AliExpress Standard Shipping 29.11.2020
Я совсем не доволен. Цвет отшелушивается и не выцветает.
Покупатель AliExpress
Страна: SA Доставка: Aliexpress Direct 23.01.2021
Я получил его не работает!
Страна: ES Доставка: AliExpress Standard Shipping 24.02.2021
И это работает отлично. Очень Экономичная Цена и очень хорошее качество
Страна: IT Доставка: AliExpress Standard Shipping 01.02.2021
В настоящее время тест и работа были совершенными и быстрыми при отправке, и упаковка была идеальной и аккуратной. До + +
Страна: CZ Доставка: AliExpress Standard Shipping 05.02.2021
Все идеально. Хорошая защитная упаковка.
Страна: CZ Доставка: AliExpress Standard Shipping 22.02.2021
Хорошо упаковано и работает очень красиво, спасибо! 🙂
Страна: NL Доставка: AliExpress Standard Shipping 10.02.2021
Страна: FR Доставка: AliExpress Standard Shipping 13.02.2021
Не очень дорого и декоративно. Требуется серьезный солнечный луч, чтобы он работал
Солнечная энергия — огромный, неисчерпаемый и чистый ресурс
Солнечная выработка электроэнергии представляет собой чистую альтернативу электроэнергии из добываемого топлива, без загрязнения воздуха и воды, отсутствием глобального загрязнения окружающей среды и без каких-либо угроз для нашего общественного здравоохранения. Всего 18 солнечных дней на Земле содержит такое же количество энергии, какая хранится во всех запасах планеты угля, нефти и природного газа. За пределами атмосферы, солнечная энергия содержит около 1300 ватт на квадратный метр. После того, как она достигнет атмосферы, около одной трети этого света отражается обратно в космос, в то время как остальные продолжают следовать к поверхности Земли.
Усредненные по всей поверхности планеты, квадратный метр собирает 4,2 киловатт-часов энергии каждый день, или приблизительный энергетический эквивалент почти барреля нефти в год. Пустыни, с очень сухим воздухом и небольшим количеством облачности, могут получить более чем 6 киловатт-часов в день на квадратный метр в среднем в течение года.
Преобразование солнечной энергии в электричество
Фотоэлектрические (PV) панели и концентрация солнечной энергии (CSP) объектов захвата солнечного света могут превратить его в полезную электроэнергию. Крыши PV панели делают солнечную энергию жизнеспособной практически в каждой части Соединенных Штатов. В солнечных местах, таких как Лос-Анджелес или Феникс, система 5 киловатт производит в среднем 7000 до 8000 киловатт-часов в год, что примерно эквивалентно использованию электроэнергии типичного домохозяйства США.
В 2015 году почти 800 000 фотоэлектрических систем были установлены на крышах домов по всей территории Соединенных Штатов. Крупномасштабные PV проекты используют фотоэлектрические панели для преобразования солнечного света в электричество. Эти проекты часто имеют выходы в диапазоне сотен мегаватт, а это миллионы солнечных панелей, установленных на большой площади земли.
Как работают панели солнечных батарей
Солнечные фотоэлектрические (PV) панели на основе высокой, но удивительно простой технологии, которая преобразует солнечный свет непосредственно в электричество.
В 1839 году французский ученый Эдмонд Беккерель обнаружил, что некоторые материалы будут испускать искры электричества при ударе с солнечным светом. Исследователи обнаружили, что в ближайшее время это свойство, называемое фотоэлектрический эффект, может быть использовано; первая фотоэлектрическая (PV) ячейка изготовлена была из селена в конце 1800-х годов. В 1950 году ученые в Bell Labs пересматривали технологии и, используя кремний, произведенный в фотоэлементы, смогли преобразовать энергию солнечного света непосредственно в электричество.
Компоненты PV ячейки
Наиболее важными компонентами PV ячейки являются два слоя полупроводникового материала, обычно состоящего из кристаллов кремния. Сам по себе кристаллизирующийся кремний является не очень хорошим проводником электричества, поэтому в него намеренно добавляют примеси — процесс, называемый допинг-этап.
Нижний слой из фотоэлементов обычно состоит из легированного борома, который в связке с кремнием создает положительный заряд (p), в то время как верхний слой, легированный фосфором, взаимодействуя с кремнием — отрицательный заряд (n).
Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку и возвращаясь в n-слой.
беспилотные самолеты на солнечной энергии
Каждая ячейка генерирует очень мало энергии (несколько ватт), поэтому они сгруппированы в виде модулей или панелей. Панели затем либо используются как отдельные единицы или сгруппированы в более крупные массивы.
Переход к электрической системе с большим количеством солнечной энергии дает много преимуществ.
Перовскит «удешевит» солнечную энергию
Еще в 2013 году новость разнеслась по просторам сети: минерал перовскит произведет революцию в солнечной энергетике. Применение вместо кремния перовскита позволит снизить стоимость производства электроэнергии при помощи солнечных батарей. Перовскит (титанат кальция) был обнаружен в начале 19 века в Уральских горах, назван в честь Л.А. Перовского (известного любителя минералов). Как компонент фотоэлемента начал использоваться в 2009 году.
Батареи покрываются инновационным недорогим фотоэлементом, основное достоинство которого в том, что он может конвертировать в энергию намного большее количество частей солнечного света. Перовскиты представляют собой кристаллическую структуру, которая позволяет с максимальной эффективностью впитывать солнечный свет. По предварительным оценкам использование батарей на основе перовскита может снизить стоимость киловатта энергии в семь раз.
«Главное преимущество новых фотоэлементов заключается не столько в эффективности, сколько в том, что материал чертовски дешев. Батареи на основе перовскита, в которых не используется кремний, могут сделать солнечную энергетику по-настоящему массовой».
Солнечная энергия для ЦОД
10 % всей производимой в мире электроэнергии потребляют серверные фермы. Так как энергоэффективные сети и возобновляемые источники энергии сейчас внедряются во всех отраслях, ЦОД не остались в стороне. Негативное влияние серверных ферм на окружающую среду давно уже на устах экологов. Поэтому владельцы дата-центров стремятся к снижению негативного воздействия своих ЦОД, прибегая к передовым энергосберегающим и «зеленым» технологиям выработки электроэнергии, сюда можно отнести фрикулинг, системы локальных генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии.
Как выход — солнечная электростанция рядом с серверной фермой, в тех странах, где это позволяют климатические условия. Она идеальна для серверных ферм, которые развернуты в тропиках или субтропиках. Ведь использование солнечных панелей на крыше ЦОД, кроме того что предоставит «зеленую энергию», так еще и поможет уменьшить тепловую нагрузку на здание, так как создаваемая ими тень минимизирует количество поглощаемого крышей тепла. Гелиоэлектростанция снизит общий негативный эффект дата-центра на экологию, и повысит надежность ЦОД расположенных в регионах, где наблюдаются перебои в работе центральной электросети.
крупная электростанция на базе возобновляемых источников энергии рядом с дата-центром Apple в городе Мейден, штат Северная Каролина (США)
Switch совместно с энергетической компанией Nevada Power начала сооружение рядом с Лас-Вегасом солнечной станции Switch Station мощностью 100 МВт. В американских СМИ компанию Switch называют «возмутителям спокойствия» на рынке коммерческих ЦОД, это один из крупнейших игроков, данной отрасли. Компания занимается сооружением и поддержкой datacenter facilities – зданий и и инженерной инфраструктуры без собственно вычислительной аппаратуры, ее основная модель взаимодействия с клиентами – colocation.
крупнейшая в мире гелиотермальная электростанция Айванпа мощностью 400 МВт
В 2015 году США и Япония начали разрабатывать новый механизм электроснабжения ЦОД за счет солнечной энергии. Проект предполагает исследование новых возможностей «… использования связки генерирующих мощностей на базе солнечной энергии и систем класса HVDC (высокое напряжение постоянного тока), применяемых для распределения генерируемой солнечными батареями электроэнергии на уровне ЦОД». Такое комбинирование HVDC и солнечных панелей даст возможность развернуть единую систему резервного электропитания на базе аккумуляторных батарей, при этом можно будет экономить на капитальных и эксплуатационных расходах.
Интересно
Немецкий архитектор Андре Броезель из компании Rawlemon создал солнечую батарею в форме движущего стеклянного шара. Он называет его генератором нового поколения, который будет ловить максимальное количество лучей, так как он оснащен системой отслеживания перемещения солнца и датчиками смены погоды, а это на 35 % эффективней в сравнении с стандартными солнечными батареями.
Японская энергетическая компания Shimizu Corporation в 2015 году обьявила о своем намерение построить крупную солнечную электростанцию на естественном спутнике нашей планеты — Луне. Электростанция в виде колец с солнечными батареями будет опоясывать Луну по примеру планеты Сатурн и передавать энергию на Землю. От такой солнечной станции Shimizu Corporation ожидает 13 тысяч тераватт энергии/ год. Еще не известна стоимость и дата начала такого космического строительства.
В институте прогрессивной архитектуры в Каталонии разработали солнечную панель, которая может функционировать на растениях, мхе и почве. Плюсом такой технологии является отказ от опасных токсичных материалов и тяжелых металлов в производстве солнечных панелей. Тут используются специальные бактерии в крохотных топливных ячейках, размещенных в земле под корнями растений. Бактерии нужны для выработки дешевой энергии в мини-батареях. Растения будут обеспечивать жизненный цикл бактерий, а вода служить в качестве подпитки для всей системы. Такая инновационная система может работать на территориях, где солнечного света не так уж и много, если заменить растения мхом, так как он может расти в тени.
Как работают солнечные батареи?
Солнечная энергия удивительна. В среднем на каждый квадратный метр поверхности Земли поступает 164 Вт солнечной энергии (цифру мы объясним более подробно ниже). Другими словами, вы могли бы поставить действительно мощную (150 Вт) настольную лампу на каждый квадратный метр поверхности Земли и осветить всю планету энергией Солнца! Или, другими словами, если бы мы покрыли всего один процент пустыни Сахара солнечными батареями, мы могли бы генерировать достаточно электричества, чтобы питать весь мир. Это хорошо в солнечной энергии: ее очень много — гораздо больше, чем мы могли бы когда-либо использовать.
Чтобы узнать, как работают солнечные панели, вам нужно понять, как они сделаны. Многие солнечные панели используют кремний, один из самых распространенных элементов планеты. Но поскольку создание кристаллов кремния подходящего качества сложно и дорого, домашние солнечные системы обычно строятся из аналогичных, но менее дорогих материалов, таких как медь, индий, галлий и селенид (CIGS). Они не так эффективны, как высококачественный кремний, но все же обеспечивают достаточную мощность при разумных затратах.
Солнечный элемент представляет собой сэндвич из двух разных слоев кремния, которые были специально обработаны или легированы, чтобы они могли электричеством проходить через них определенным образом. Нижний слой легирован, поэтому в нем слишком мало электронов. Он называется кремнием p-типа или положительного типа (потому что электроны заряжены отрицательно, и их в этом слое слишком мало). Верхний слой легирован противоположным образом, чтобы дать ему немного слишком много электронов. Это называется кремнием n-типа или отрицательного типа.
Когда мы помещаем слой кремния n-типа на слой кремния p-типа, на стыке двух материалов создается барьер (важнейшая граница, где встречаются два вида кремния). Никакие электроны не могут пересечь барьер, поэтому, даже если мы подключим этот кремниевый бутерброд к фонарику, ток не будет течь: лампочка не загорится. Но если мы проливаем свет на бутерброд, происходит нечто замечательное. Мы можем думать о свете как о потоке энергичных «легких частиц», называемых фотонами., Когда фотоны попадают в наш сэндвич, они отдают свою энергию атомам в кремнии. Поступающая энергия выбивает электроны из нижнего слоя p-типа, поэтому они перепрыгивают через барьер к слою n-типа выше и текут по кругу. Чем больше света светит, тем больше электронов подпрыгивает и течет больше тока.
Видимый солнечный свет состоит из невидимых частиц, называемых фотонами. У них есть энергия, но нулевая масса покоя. Когда фотоны сталкиваются с другими частицами, их энергия преобразуется в другие формы в зависимости от вида атомов, к которым они прикасаются. Большинство столкновений создают только тепло.
Но электричество также может быть произведено, когда фотоны делают электроны в атомах настолько возбужденными, что они отрываются и перемещаются свободно. Кремниевые электроны n-типа ищут электроны в кремнии p-типа, чтобы заменить отсутствующие электроны и поток между двумя полученными типами.
Замечательные свойства полупроводников, таких как кремний, позволяют поддерживать электрический дисбаланс. Это означает постоянную подачу электричества, пока фотоны попадают на солнечные панели. Ток собирается по проводам и распространяется по всей системе.
Солнечный элемент представляет собой сэндвич из кремния n-типа (синий) и кремния p-типа (красный). Он генерирует электричество, используя солнечный свет, чтобы электроны перепрыгивали через соединение между различными ароматами кремния:
Основное правило физики, называемое законом сохранения энергии, гласит, что мы не можем волшебным образом создавать энергию или заставить ее исчезнуть в воздухе; все, что мы можем сделать, это преобразовать его из одной формы в другую. Это означает, что солнечный элемент не может производить больше электрической энергии, чем он получает каждую секунду в качестве света. На практике, как мы вскоре увидим, большинство клеток преобразует около 10–20 процентов энергии, которую они получают, в электричество. Типичный однопереходный кремниевый солнечный элемент имеет теоретический максимальный КПД около 30 процентов, известный как предел Шокли-Кейссера, Это в основном потому, что солнечный свет содержит широкую смесь фотонов с различными длинами волн и энергией, и любой однопереходный солнечный элемент будет оптимизирован для захвата фотонов только в пределах определенной полосы частот, тратя впустую остальное. Некоторые из фотонов, попадающих на солнечный элемент, не имеют достаточно энергии, чтобы выбить электроны, поэтому они эффективно тратятся впустую, в то время как у некоторых слишком много энергии, а избыток также теряется. Самые лучшие, передовые лабораторные ячейки могут управлять 46-процентной эффективностью в абсолютно идеальных условиях, используя множество соединений для захвата фотонов с различной энергией.
Реальные бытовые солнечные панели могут достичь эффективности около 15 процентов, дать процентное соотношение здесь или там, и это вряд ли станет намного лучше. Солнечные элементы первого поколения с однопереходными солнечными батареями не будут приближаться к 30-процентному КПД ограничения Шокли-Кейссера, не говоря уже о лабораторных показателях в 46 процентов. Все виды неприятных реальных факторов будут влиять на номинальную эффективность, включая конструкцию панелей, то, как они расположены и под каким углом находятся, попадают ли они в тень, в какой чистоте вы их держите, насколько они горячие (повышение температуры имеют тенденцию снижать их эффективность), и вентилируются ли они (позволяя воздуху циркулировать внизу), чтобы они оставались прохладными.
Большинство солнечных панелей, которые вы видите сегодня на крышах домов, по сути, представляют собой просто кремниевые бутерброды, специально обработанные («легированные»), чтобы сделать их лучшими электрическими проводниками. Ученые называют эти классические солнечные элементы первым поколением, в значительной степени отличая их от двух разных, более современных технологий, известных как второе и третье поколение. Так в чем же разница?
Около 90 процентов солнечных панелей в мире изготовлены из пластин кристаллического кремния (сокращенно c-Si), нарезанных из крупных слитков, которые выращиваются в суперчистых лабораториях, процесс которых может занять до месяца. Слитки либо принимают форму монокристаллов (монокристаллический или моно-Si), либо содержат несколько кристаллов (поликристаллический, мульти-Si или поли-c-Si). Солнечные элементы первого поколения работают так, как мы показали выше: они используют одно простое соединение между кремниевыми слоями n-типа и p-типа, которые вырезаны из отдельных слитков. Таким образом, слиток n-типа можно получить, нагревая куски кремния с небольшим количеством фосфора, сурьмы или мышьяка в качестве легирующей добавки, в то время как слиток р-типа будет использовать бор в качестве легирующей примеси. Ломтики кремния n-типа и p-типа затем сливаются для соединения. Добавлены еще несколько наворотов (например, антиотражающее покрытие, которое улучшает поглощение света и придает фотоэлектрическим элементам их характерный синий цвет, защитное стекло на передней панели и пластиковая подложка, а также металлические соединения, позволяющие подключить элемент к цепи), но простой pn-переход — это сущность большинства солнечных панелей.
Новейшие технологии сочетают в себе лучшие черты ячеек первого и второго поколения. Как и клетки первого поколения, они обещают относительно высокую эффективность (30 процентов и более). Как и элементы второго поколения, они, скорее всего, будут изготовлены из материалов, отличных от «простого» кремния, таких как аморфный кремний, органические полимеры (создание органических фотоэлектрических элементов), кристаллы перовскита, и имеют несколько соединений (из нескольких слоев) различных полупроводниковых материалов. В идеале это сделало бы их дешевле, эффективнее и практичнее, чем клетки первого или второго поколения.
В теории огромное количество. Давайте на время забудем солнечные элементы и просто рассмотрим чистый солнечный свет. До 1000 Вт необработанной солнечной энергии попадает на каждый квадратный метр Земли, направленной прямо с Солнца (это теоретическая мощность прямого солнечного света в полдень в безоблачный день — солнечные лучи излучают перпендикулярно поверхности Земли и дают максимальное освещение или инсоляцию), как это технически известно. На практике, после того, как мы скорректировали наклон планеты и время суток, лучшее, что мы можем получить, это, возможно, 100–250 Вт на квадратный метр в типичных северных широтах (даже в безоблачный день). Это составляет примерно 2–6 кВт/ч в день (в зависимости от того, находитесь ли вы в северном регионе, например, в Канаде или Шотландии, или наоборот в южном полушарии, например, в Аризоне или Мексике). Умножение производства на целый год дает нам где-то между 700 и 2500 кВт/ч на квадратный метр (700–2500 единиц электроэнергии). Более жаркие регионы, очевидно, обладают гораздо большим солнечным потенциалом: например, на Ближнем Востоке ежегодно получается на 50–100 процентов больше солнечной энергии, чем в Европе.
К сожалению, типичные солнечные элементы эффективны только на 15 процентов, поэтому мы можем захватить только часть этой теоретической энергии. Вот почему солнечные панели должны быть такими большими: количество энергии, которую вы можете производить, очевидно, напрямую связано с тем, сколько места вы можете позволить себе покрыть панелями. Один солнечный элемент (примерно размером с компакт-диск) может генерировать около 3–4,5 Вт; типичный солнечный модуль, изготовленный из массива около 40 элементов (5 рядов по 8 элементов), может генерировать около 100–300 Вт; поэтому несколько солнечных панелей, каждая из которых состоит из 3–4 модулей, могут генерировать абсолютный максимум в несколько киловатт (вероятно, достаточно для удовлетворения пиковой потребности дома в электроэнергии).