Солнечные элементы, но научному называемые фотоэлектрические элементы (photovoltaic – PV), преобразуют энергию солнечного света в электрическую. PV получили свое название от процесса преобразования световой (photons) энергии в электрическую (voltage), который называется PV эффект.
PV эффект был открыт в 1954 году, когда ученые из Bell Telephone обнаружили, что кремний (этот элемент – основа обыкновенного песка) создает электрическую энергию, когда его освещают солнечным светом. Вскоре солнечные элементы стали применять для питания электронной аппаратуры космических спутников и небольших электронных устройств таких, как калькуляторы и наручные часы. Сегодня тысячи человек питают свои дома и офисы от индивидуальных солнечных PV систем. Коммунальные предприятия также используют PV технологии на больших электрических станциях.
 |
| Большой массив солнечных батарей, установленный на крыше коммерческого здания. |
Солнечные панели, использующиеся для снабжения электроэнергией частных домов и офисов, имеют типичную конструкцию, скомбинированную из модулей, каждый из которых содержит порядка 40 элементов. Для электропитания дома обычно используется от 10 до 20 солнечных панелей. Панели монтируются под фиксированным углом лицом к югу, или же устанавливаются на поворачивающемся устройстве, следящем за положением солнца. Это позволяет максимально использовать энергию солнечного света. Много солнечных панелей, соединенных вместе, создают одну систему, называемую солнечный массив. Для большей производительности или индустриального применения сотни солнечных массивов соединяются в большую PV систему.
 |
|
Листы тонкополеночных солнечных элементов на крыше дома в Огайо. |
Традиционно солнечные элементы изготавливаются из кремния в виде плоских пластин, обычно это наиболее эффективно. Солнечные элементы второго поколения, которые называются тонкопленочными, изготавливаются из аморфного кремния, или таких материалов, как теллурид кадмия. В тонкопленочных солнечных элементах используются слои полупроводниковых материалов толщиной в несколько микрометров. Тонкопленочные элементы имеют гибкую конструкцию, поэтому они могут применяться в качестве покрытия для крыш, фасадов зданий, пленочного покрытия мансардных окон.
 |
| Большой массив солнечных батарей в Германии. |
Солнечные элементы третьего поколения делают не только из кремния. Используется множество новых материалов, таких как солнечные чернила, которые можно наносить методами традиционной печати, солнечные краски и проводящие пластики. Некоторые солнечные элементы используют пластиковые линзы и зеркала для фокусирования солнечного света на очень малой поверхности для увеличения отдачи PV материала. PV материал дорогой, поэтому меньший элемент более экономически эффективен для бытового и промышленного применения. Тем не менее, так как элементы с линзами должны быть точно сориентированы на солнце, они применяются ограниченно – только в солнечных местностях.
