Кояш батареялары - ярымүткәргечләр кулланып, фотоэлектрик эффект аша кояш нурын турыдан-туры электр энергиясенә әйләндерә торган механик булмаган җайланмалар. Интуитив рәвештә, кешеләр кояш батареялары көчле кояш нурлары астында үсә дип уйларга мөмкин, ләкин чыннан да шулаймы?
Кешелек кояш энергиясен күптәннән куллана, аны үзгәртүнең өч төп ысулы бар: фотоэлектрик үзгәртү, фототермик үзгәртү һәм фотохимик үзгәртү. Кояш нурын электр энергиясенә әйләндерә торган фотоэлектрик (ФЭ) энергия җитештерү - кояш энергиясен куллануның иң нәтиҗәле ысулларының берсе.
Фотоэлектрик эффектны беренче тапкыр 1839 елда француз галиме Эдмон Беккерель күзәткән, һәм ул яктылык ярымүткәргечкә эләккәндә электр потенциалы генерациясен аңлата. Соңрак Эйнштейн бу эффектны яктылыкның квант теориясен кулланып аңлаткан, бу аңа 1921 елда физика буенча Нобель премиясен китергән.
Фотоэлектрик эффекттан аермалы буларак, яктылык бер үткәргечкә бәрелгәндә барлыкка килә, фотоэлектрик эффект ике ярымүткәргеч пластина арасындагы чиктә барлыкка килә. Чыбык белән тоташтырылганда, бу чик электр кыры барлыкка китерә, бу токның агуына мөмкинлек бирә.
Шулай итеп, кояш батареялары кояш нурын ничек электр энергиясенә әйләндерә? Кояш нуры - электромагнит нурланышның киң спектры. Ул кояш батареясына эләккәндә, нурланыш чагылыш таба, сеңдерелә яки үтеп керә ала. Бары тик сеңдерелгән нурланыш кына электр энергиясенә әйләнә.
Кремний нигезендәге ярымүткәргечләр өчен, электронны атомыннан аерып алу өчен 1,11 электронвольт (эВ) энергия кирәк. Бу чиктән югарырак энергияле фотоннар гына электр энергиясе җитештерә ала. Ләкин югарырак энергияле фотоннардан артык энергия җылылык буларак югала, бу кояш панеленең җылынуына китерә, бу аның температурасын әйләнә-тирә һавадан югарырак күтәрә ала.
Киң таралган фикергә каршы, кремний нигезендәге кояш батареялары, кояш нуры кирәк булса да, чынлыкта салкынрак мохитне өстен күрә. Температура күтәрелгән саен, кояш панельләре, шул ук күләмдә кояш нуры алса да, азрак энергия җитештерә.
Югары температуралар, нигездә, ачык схема көчәнешен (ток булмаганда көчәнеш) киметә, гәрчә кыска ялганыш тогы (элемент кыска ялганышлы вакыттагы ток) чагыштырмача тотрыклы булып калса да. Бу югарырак температура нәтиҗәлелекнең түбәнәюенә һәм чыгу куәтенең кимүенә китерә дигән сүз.
Кояш батареялары гадәттә 25°C (77°F) стандарт температурада тикшерелә. Панельнең температурасы 60°C (140°F) яки аннан да югарыракка җиткәч, аның куәте сизелерлек кими. Температураның һәр градуска артуы белән кыска ялганыш тогы нибары 0,04% ка арта, ә ачык схема көчәнеше 0,4% ка кими.
Җәй көне нәтиҗәлелек кимесә дә, бу сезонда кояш нурларының күп булуы башка сезоннар белән чагыштырганда гомуми энергия җитештерүне арттыра.
Кояш панельләрен ничек суытырга
Башка электрон җайланмалар кебек үк, кояш панельләре дә салкын температурада яхшырак эшли. Алар электр энергиясе өчен җылылыкка түгел, ә кояш нурына таянганлыктан, якты, ләкин салкын шартларда яхшырак эшли.
Җәй көне кояш батареяларын суыту өчен, безгә күләгә куярга кирәкме? Әлбәттә, юк! Кояш нурларын тоткарлау кояш батареясының максатын юкка чыгарыр иде. Ә кояштан саклаучы крем куллану турында нәрсә әйтеп була? Юк, физик киртәләр куллану яктылык сеңүен киметәчәк, ә химик ысуллар температураны төшерергә ярдәм итмәячәк.
Түбәдәге кояш панельләре өчен табигый вентиляция аларны суытуның нәтиҗәле һәм экономияле ысулы булып тора. Панельләрне алар белән түбә арасында ара калдырып урнаштыру һава әйләнешен тәэмин итә һәм панельләрне суыта. Шулай да, һава агымын саклап калу һәм артык кызуны булдырмау өчен, яфракларны һәм чүп-чарны арага кертмәскә кирәк.
Тикшеренүчеләр шулай ук кояш панельләренең нәтиҗәлелеген арттыру өчен төрле суыту ысулларын өйрәнделәр. Табигый вентиляциядән тыш, мәҗбүри һава суыту һәм фотоэлектрик-термик суыту (PVT) да өйрәнелде, алар панель температурасын төшерү һәм энергия чыгаруны арттыру өчен кыйммәтле мәгълүмат бирә.
Кояш батареялары, чиста энергия чыганаклары, тормышыбызга интеграцияләнүен дәвам иткән саен, алар үзләре белән аз углеродлы, экологик яктан чиста чишелешләрнең яңа дулкынын алып киләләр.
