Сонячні батареї нині найпопулярніший, але не перший, спосіб інвертувати сонячне випромінювання в електроенергію. Першою успішною спробою використання сонячної радіації з вигодою став винахід сонячного колектора, в якому вироблення електрики здійснюється водою, нагрітою сонячними променями до температури кипіння.

Сонячні батареї - наступний крок розвитку технологій, який дозволяє перетворювати випромінювання без посередників, а значить мати більшу ефективність. У цьому випадку в процесі трансформації втрачається набагато менше енергії.

Структура та матеріали

Головний компонент сонячних батарей - фотоелементи. Це напівпровідники, які власне і перетворюють сонячну енергію в електрику. Напівпровідниковий фотоелемент складається з двох шарів із різною провідністю (у його атомах або містяться зайві електрони - n-шар, або ж їх не вистачає - p-шар).

Промені сонця, що потрапляють на поверхню фотоелемента, як би витісняють з n-шару зайві електрони, які потім займають вільні місця в p-шарі. Далі електрони виходять з p-шару, проходять через акумулятор і повертаються в n-шар. Коло замикається, і все повторюється спочатку.

Першим доступним матеріалом з фотоелектричним ефектом був селен, але через ККД менше 1% його неможливо ефективно використовувати для перетворення сонячної енергії. Фотоелементи з селену залишилися в минулому, а на заміну їм прийшла інноваційна розробка бостонської телекомунікаційної компанії Bell Telephone - фотоелемент на основі кремнію.

Завдяки цьому і стало можливим масове виробництво сонячних батарей. Але і це ще не фінал. Очищення кремнію - процес дорогий, тому активно ведеться пошук альтернатив серед більш доступних матеріалів (з'єднань міді, галію, кадмію).

Щоб отримати достатню потужність для живлення електроприладів, фотоелементи об'єднують у ланцюг і формують сонячну батарею. При цьому завжди є можливість без шкоди для конструкції замінити фотоелемент, що вийшов з ладу. Система фотоелементів закривається загартованим склом для захисту від зовнішніх шкідливих факторів.

Діапазон використання сонячних батарей

Але сонячні батареї - це не тільки громіздкі статичні системи, які використовуються для постачання електроенергією цілих підприємств. Таку систему можна з легкістю адаптувати під господарське та домашнє використання, застосувавши панелі меншого розміру. 

Найбільш вражаюче з останніх розробок - безпілотний літак, який працює виключно на сонячній енергії. Також у продажу можна знайти годинники, телефони і лампи з сонячними батареями. У Пуерто-Ріко встановлена ​​урна, яка відразу ж і переробляє сміття за допомогою сонячної енергії, ну а ліхтарні стовпи на світлодіодах з сонячними панелями стоять у багатьох прогресивних містах світу і вже нікого не дивують.