Saules fotoelektriskie paneļi jeb saules baterijas

By   08/07/2015

Mūsdienās attīstoties tehnoloģijām un cilvēkiem aizvien vairāk un vairāk piedomājot pie vides piesārņojuma un neatjaunojamo resursu problēmām, zinātnieki un inženieri ražo dažādas ierīces, kas spētu lietderīgi izmantot tos resursus, par kuru atjaunošanos nav jāuztraucas. Viens no šādiem atjaunojamajiem dabas resursiem ir saule. Tās starojumu un gaismu jau diezgan ilgi izmanto dažādām vides tehnoloģijām, lai ražotu elektrību, kā arī siltumu. Saules baterijas jeb fotoelektriskie paneļi ir viens no veidiem, kā alternatīvā veidā radīt elektroenerģiju.

Saules baterijas atšķirībā no saules kolektoriem rada elektroenerģiju, ar kuru iespējams darbināt dažādas mājas elektroierīces. Var likties, ka saules bateriju pielietojums nav lietderīgs, ja nav pašas saules un tā radītā siltuma, taču patiesībā saules baterijas tiek darbinātas ar saules radiāciju, kas nozīmē, ka tās darbojas arī mākoņainā laikā un pat ziemā. Arī Latvijā ir iespējams apgādāt mājas elektroierīces ar saules bateriju saražoto elektroenerģiju. Taču, lai šī ierīce strādātu ar pēc iespējas maksimālāku jaudu, saules baterijas ir jānovieto atbilstošās vietās. Vislabāk saules baterijas ir izstādīt uz māju jumtiem. Nozīme ir arī tam, uz kuru debespusi tās ir vērstas. Optimālais baterijas novietojums ir pret dienvidiem, dienvidaustrumiem vai dienvidrietumiem. Arī jumtam ir jābūt slīpam – vislabāk, ja iespējams saules baterijas uzstādīt 30-45 grādu leņķī. Ja uz jumta šādas iespējas nepastāv, tad saules baterijas var likt arī uz zemes pret attiecīgo debespusi. Svarīgs aspekts saules bateriju uzstādīšanā ir arī tam, lai saules radiācija netiktu absorbēta ar šķēršļiem, piemēram, kokiem. Tas gan ir vajadzīgs tāpēc, lai koku lapas nebirtu uz saules fotoelektriskajiem paneļiem. Ja paneļi tiek noklāti ar lapām vai arī pelniem, kas var nākt no skursteņa, tad elektroenerģijas pārvēršana elektrībā samazinās. Ziemas laikā saules baterijas noteikti tiks apklātas ar sniegu, tāpat arī var būt sarma. Taču viegla sniega, neliela apledojuma gadījumā šo problēmu ir jāļauj risināt pašai dabai – vējš nopūtīs sniegu, bet saule izkausēs ledu. Protams, ja sniega kārta ir bieza, tad jāatbrīvo kaut neliels laukums uz paneļa. Melnā krāsa, kādā ir izveidotas saules baterijas, pievelk saules radiāciju, līdz ar to arī pārējais sniegs nokusīs.

Visbiežāk tiek izmantotas no silīcija gatavotas saules baterijas. Silīcijs un citas vielas, kas izmantotas fotoelektrisko paneļu ražošanā, darbojas kā lielas pusvadītāju fotodiodes. Efektīvākas gan ir saules baterijas, kas gatavotas no arsenīda, taču to izmaksas ir daudzkārt dārgākas par silīcija saules baterijām.
Ir trīs dažādi veidi, kā tiek izgatavotas silīcija saules baterijas – no monokristāliskā silīcija, no polikristāliskā silīcija un no organiskiem, elektrovadošiem polimēriem. Monokristāliskā silīcija saules fotoelektriskie paneļi tika izveidoti visātrāk, taču to izmaksas arī ir lielākas. Tas ir skaidrojams ar to, ka ražošanā ir nepieciešams ļoti tīrs monokristāliskais silīcijs, taču līdz ar to arī šādas saules baterijas lietderības koeficients ir lielāks. Līdzīgi ir ar saules baterijām, kas gatavotas no arsenīda – to izmaksas gan ir vēl daudz dārgākas par monokristāliskā silīcija saules fotoelektriskajiem paneļiem.

Otrs veids, kā tiek gatavotas saules baterijas, ir no polikristāliskā silīcija. Izmaksas šādai iekārtai ir mazākas, jo ražošanas procesā nav vajadzīgi silīcija monokristāli. Tomēr līdz ar to arī mazinās lietderības koeficients.

Saules fotoelektriskos paneļus teorētiski var gatavot arī no organiskiem, elektrovadošiem polimēriem, taču praktiski šādai ierīcei nav nekādas nozīmes. Ultravioletajos staros saules baterija tiek sabojāta, līdz ar to no tās nav nekāda labuma – lietderības koeficients ir ļoti zems. Taču šādām saules baterijām ir kāda priekšrocība – ražošanas izmaksas ir ļoti zemas.