Saules baterija

Saules baterija ir pusvadītāju fotoelektriskais ģenerators Saules starojuma enerģijas tiešai pārvēršanai elektriskajā enerģijā. Saules gaismas vietā var būt arī citas izcelsmes elektromagnētiskais starojums ar līdzīgu viļņa garumu.

Uzbūve

Saules baterija sastāv no silīcija, kadmija sulfīda vai gallija arsenīda (GaAs) fotoelementiem, kuri būtībā ir lielas pusvadītāju fotodiodes ar lielu p-n pārejas laukumu. Lai arī no gallija arsenīda var izgatavot saules baterijas ar visaugstāko lietderības koeficientu, tās sanāk daudzkārt (vairākus tūkstošus reižu) dārgākas par silīcija saules baterijām. Lielāko daļu saules bateriju ražo no silīcija. Ir vairākas ražošanas tehnoloģijas:

No monokristāliskā silīcija. Šī tehnoloģija tika izstrādāta visagrāk. Šādas saules baterijas ir relatīvi dārgas, jo tām nepieciešams ļoti tīrs monokristāliskais silīcijs un tādi ražošanas apstākļi kā mikroshēmu ražošanā, taču šīm saules baterijām ir relatīvi liels lietderības koeficients. Līdzīgas saules baterijas izgatavo arī no gallija arsenīda (un citiem pusvadītājiem). Gallija arsenīda saules baterijām ir augstāks lietderības koeficients nekā silīcija saules baterijām, taču tās ir daudz dārgākas.
No polikristāliskā silīcija. Šī tehnoloģija tika izstrādāta vēlāk, tai ir mazākas ražošanas izmaksas, jo nav nepieciešami silīcija monokristāli, taču efektivitāte ir mazāka. Pie šīs grupas parasti pieskaita arī saules baterijas, kuru struktūru veido, uz stikla nogulsnējot silīciju no gāzveida izejvielām.
No organiskiem, elektrovadošiem polimēriem. Šādām baterijām pagaidām nav praktiskas nozīmes, jo tās pārāk ātri degradējas ultravioletā starojuma iedarbībā un tām ir ļoti zems lietderības koeficients, lai gan šī tipa saules baterijas var izgatavot ļoti lēti.

Saules bateriju jauda ir atkarīga no to izmēra un lielām ierīcēm tā var sasniegt vairākus desmitus kW.

Saules baterijas lieto galvenokārt kosmisko lidaparātu elektroapgādei, jo tur ir problemātiski nodrošināt citus enerģijas avotus. Saules baterijas dažreiz lieto arī kā elektroenerģijas avotus nomaļās, saulainās vietās, kā arī dažām mazgabarīta elektroniskām ierīcēm (kalkulatoriem, elektroniskajiem pulksteņiem).

Saules bateriju izmantošana dzīvē

Saules baterijas parasti mēdz izvietot uz ēku jumtiem, fasādēm, u.c. arhitektoniskiem elementiem, līdz ar to enerģijas piegādes ceļš līdz lietotājam ir minimāls. Ēkā atrodas pārveidotājs jeb invertors (var būt arī sarežģītāka vadības un kontroles iekārta), kas saules baterijas saražoto līdzstrāvu pārveido maiņstrāvā pašpatēriņam un enerģijas pārpalikuma ievadīšanai elektriskajā tīklā.

UPS akumulatorus varētu rizmantot saules elektroenerģijas uzkrāšanai dienas gaišajā laikā, lai tā segtu patēriņu naktīs vai tīkla elektroenerģijas piegādes pārtraukuma brīžos. Izmantojot saules baterijas, tas ir iespējams jebkurā vietā uz zemeslodes, ikviens šodienas individuālais tīkla elektroenerģijas patērētājs kļūtu par enerģijas ražotāju dienas gaišajā laikā, bet patērētu to no tīkla, ja individuāli vai tuvumā nav uzstādīts akumulators, laikā, kad saules enerģijas nepietiek. Tātad saules baterijas vajadzētu piestiprināt pie statīviem, kuru pozīcijas varētu mainīt gan automātiski, gan ar datora programmas palīdzību, gan manuāli, lai cilvēkam būtu papildus drošība, ka viņš visu kontrolē. Datora programma būtu jāieprogrammē, lai tā pagriež statīvus trīs reizes dienā attiecīgi ieprogramētajās pozīcijās — vajadzīgajā leņķī un uz vajadzīgo debespusi. Principā būtu vajadzīgs ieprogrammēt divus bīdīšanās ciklus. Viens būtu vasaras mēnešiem, bet otrs ziemas. Šāda projekta ideālākā forma saules baterijām būtu tāda pati kā satelīta šķīvim, jo to var viegli grozīt un izskatās vienlīdz labi uz mājas jumta, pret jebkuru debess pusi.

Skatīt arī