Гибкие солнечные батареи – это портативные фотоэлектрические преобразователи, объединенные в один блок. Если говорить научным языком, то это гибкие полупроводниковые устройства, которые преобразуют солнечный свет в электрический ток.
Впервые о связи света и электричества заговорил британский физик Джеймс Клерк Максвелл, а экспериментально ее доказали опыты немецкого ученого Генриха Герца. Получить фотоэффект удалось в 1888 году московским физиком Александром Столетовым. Теперь о солнечной энергетике заговорили на самых разных уровнях научного мира. В 1953 годы была создана первая солнечная батарея.
Гибкие солнечные батареи были изобретены в 90-е годы с целью облегчить снаряжение солдат в полевых условиях. Легкими солнечными панелями подзаряжали обычные батареи.
С тех пор как гибкие солнечные батареи появились у военных, они уже успели осчастливить многих. Эти легкие панели можно свернуть и положить в рюкзак. С ними любой может выбраться на природу, не теряя связи с цивилизацией. Это полезное изобретение уже успели по достоинству оценить дачники и любители путешествовать.
Гибкие солнечные батареи: устройство
Пойти в поход без цифровой техники сейчас согласится не каждый. Но во время продолжительных путешествий аккумуляторы мобильных устройств разряжаются, и путешественник рискует остаться без фотоаппарата или телефона. На помощь туристу придет портативная солнечная батарея.
Гибкая панель состоит из нескольких элементов:
- фотоэлементы (это основа из пленки, на которую напыляют слои алюминия и кремния);
- электроды, подключенные к фотоэлементам;
- пленки из пластика, между которыми заключены фотоэлементы.
Принцип работы гибкой панели
Как же работают гибкие солнечные панели? Основу света составляют частицы под названием фотоны. Когда на такую батарею падает квант света, в ней начинают двигаться частицы, переходя из одного слоя в другой, таким образом, возникает электрический ток. При попадании прямого солнечного света электричество культивируется в каждой точке пластинки. Вывести ток с пластины становится возможным, благодаря дорожкам (каналам). Маленькая пластина может обеспечить работу небольшого карманного фонарика. Когда пластины соединяются, мощность батареи увеличивается. Для зарядки телефона или ноутбука в походных условиях достаточно гибкой панели из четырех пластин.
Фотоэлементы могут работать от любого источника света, не только от солнечного. Солнечный свет есть всегда, даже если на улице пасмурная погода, батареи все равно получают необходимую энергию, пусть даже не в полную силу.
Производство гибкой батареи
Производство панели начинается с рулона пластмассовой пленки, из того же материала, что используется во многих плоских телевизорах. Рабочие загружают пленку в аппарат, где на нее в вакууме распыляются тонкие слои алюминия и кремния. Алюминий выступает в роли проводника, а кремний вырабатывает электричество под лучами солнца.
Затем лазеры прорезают в пленке вертикальные и горизонтальные линии, разделяя на отдельные солнечные элементы.
Автоматический валик через сетку заполняет линии чернилами. Чернила будут служить изолятором, а также позволят разряжать пленку, не повреждая ее. Чернила высушивают под ультрафиолетом. Секции заливаются серебристой металлической краской, и валик вдавливает ее в пленку, создавая электрическую цепь.
Пленка тщательно осматривается под увеличением. Затем ее прогревают в закрытой камере, чтобы высушить серебристую краску. Солнечные элементы соединяются лазером. Нижний алюминиевый слой одной ячейки скрепляется с верхним кремниевым слоем соседней.
Сварка лазером
Лазер скрепляет их вместе почти так же как сварочный аппарат. Таким образом создаются электрические контакты, и существенно повышается надежность. Под увеличением проверяется, ровно ли расположены контакты. Затем пленка загружается в аппарат, который наносит на нее прозрачный оксид для повышения проводимости. Также в определенных местах сверху накладывается проводящая фольга.
Следующий аппарат накатывает на солнечные элементы чистый лист пластика. Он прилипает к элементам, герметизируя их и защищая от влаги. Штамповочная машина режет солнечные элементы по черным линиям изоляторов. За точностью разреза следят автоматические камеры. На следующем этапе компьютер тщательно отыскивает возможные дефекты. После дополнительных проверок панели выкладываются на рулон ткани. Лазер обрезает ткань вокруг блока панелей. Горячие валики приклеивают пластмассовые панели к ткани.
Теперь прозрачная пленка прожигается и открывается проводящая фольга. К фольге привариваются провода, соединяя положительные и отрицательные выводы. Провода гибкие и могут складываться вместе с тканью.
Затем швея пришивает поверх проводов полоски ткани, заключая их в защитный кожух. Далее к плате, прикрепленной к концам проводов, приваривается разъем. Готовый блок закрывается пластмассовой крышкой, на которую выдавливается силикон. Он затвердевает вокруг элементов, защищая их от воды. Наконец, элементы клепками крепятся к ткани. Солнечная батарея готова. Её можно свернуть и положить в свой рюкзак.
Преимущества и недостатки гибкой панели
Благодаря удобной конструкции, гибкие солнечные батареи могут выдержать любые изгибы и удары. Поэтому их можно спокойно положить в рюкзак, не переживая за сохранность. Гибкие панели очень чувствительны к ультрафиолетовым лучам, поэтому хорошо вырабатываю электричество и могут отлично преобразовывать рассеянный свет в пасмурную погоду.
Выясняем: когда стоит устанавливать солнечные батареи и как быстро они окупаются?
Говоря о недостатках такой солнечной батареи, стоит, в первую очередь, упомянуть высокую стоимость. Это компактное устройство — достаточно дорогое удовольствие. Кроме того, коэффициент полезного действия этой батареи составляет всего 5-8 %.
Гибкие солнечные батареи стоит выбирать активным туристам, которые предпочитаю длительные пешие путешествия и походы в горы вдали от кемпинга.
