Солнечная батарея - один из генераторов так называемых альтернативных видов энергии, превращающих электромагнитное излучение солнца в электричество. Он состоит из фотоэлементов соединенных последовательно или параллельно, в зависимости от того, хотим ли мы получить большое напряжение или ток, соответственно. Принцип действия фотоэлемента объясняется квантовой теорией проводимости. Электрон в кристалле не может иметь произвольные значения энергии и импульса. Спектр энергий представляет собой запрещённые и разрешённые зоны с конечным числом состояний. Последняя полностью заполненная зона называется валентной, а следующая – зоной проводимости. Электроны валентной зоны не могут образовать ток, поскольку все состояния по импульсу заполнены. Чтобы создать ток, нужно иметь электроны в незаполненной зоне – зоне проводимости. Если она пуста, то вещество – диэлектрик. В него добавляют примеси, приносящие с собой дополнительные носители заряда (электроны или их отсутствие – дырки), которые могут легко попадать в незанятую зону (зону проводимости) и создавать ток. Такие кристаллы называют кристаллы p (positive – основные носители положительные) или n (negative – основные носители отрицательные) проводимости.
При соединении двух кристаллов с разным типом проводимости возникает p-n переход. Основные носители из p-области диффундируют в n-область, чему препятствует поле ионизированных примесей решётки. Если такую систему осветить светом с энергией кванта большей ширины запрещённой зоны, в результате их поглощения электроны могут перейти в зону проводимости. На их месте в валентной зоне образуется дырка, ведущая себя как отрицательный носитель заряда. Под действием упомянутого выше поля пара разделяется, создавая повышенный потенциал в p-области и пониженный в n-области. Если области соединить проводником, в нём возникнет ток.

Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств фотоэлементов, среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.
Основные необратимые потери энергии в фотоэлементе связаны с:
- отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя;
- прохождением части излучения через фотоэлемент без поглощения в нём;
- рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов;
- рекомбинацией образовавшихся фото-пар на поверхностях и в объёме фотоэлемента;
- внутренним сопротивлением преобразователя;
- и некоторыми другими физическими процессами.
Для уменьшения всех видов потерь энергии в фотоэлементе разрабатываются и успешно применяется различные мероприятия. К их числу относятся:
- использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;
- направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;
- переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;
- оптимизация конструктивных параметров фотоэлемента (глубины залегания p-n перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);
- применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту фотоэлемента от космической радиации;
- разработка фотоэлементов, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;
- создание каскадных фотоэлементов из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовывать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.
Также существенного повышения КПД фотоэлементов удалось добиться за счёт создания преобразователей с двухсторонней чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны), применения люминесцентно переизлучающих структур, предварительного разложения солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным фотоэлементом и т. д.
 

Электростанции переносные солнечные (ЭПС) относятся к возобновляемым источникам первичного электропитания. Принцип работы солнечных электростанций основан на технологии прямого преобразования солнечной энергии в электрическую, накоплением ее в буферной аккумуляторной батарее с дальнейшим расходованием этой энергии для питания различных устройств.
Область применения ЭПС:

1 электропитание телефонов мобильной и спутниковой связи, переносных радиостанций и других устройств с рабочим напряжением 1,5 ÷ 12 В и макс. мощностью до 100 Вт.
2 подзарядка аккумуляторных батарей (12 В)
3 освещение временных и сезонных помещений, окружающей территории при отсутствии электрических сетей

Солнечный модуль выполнен в виде панели, заключенной в каркас из алюминиевого профиля. Панель представляет собой фотоэлектрический генератор, состоящий из стеклянной плиты, с тыльной стороны которой между двумя слоями герметизирующей (ламинирующей) пленки размещены солнечные элементы, электрически соединенные между собой металлическими шинами. Нижний слой герметизирующей пленки защищен от внешних воздействий слоем защитной пленки. К внутренней стороне корпуса модуля прикреплен блок теримналов, под крышкой которого размещены электрические контакты, предназначенные для подключения модуля.
Модули производятся из псевдоквадратных монокремниевых фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) покрытых антиотражающим покрытием. Оригинальная запатентованная технология обеспечивает оптимальный режим зарядки при высоких температурах, а также при низком уровне освещенности.
Данные модули выпускаются в 2 вариантах исполнения - с обычным стеклом и со специальным текстурированным закаленным стеклом (серия MSW). При использовании специального стекла практически остутствуют потери в стекле, которые составляют около 15% при использовании обычного стекла. При этом мощность модулей одинакового размера отличается примерно на 15-20%. Цена модулей с закаленным стеклом выше за счет более дорогого стекла, а также за счет того, что обычно для таких модулей используются солнечные элементы с более высоким КПД.
Рабочее напряжение фотоэлектрических модулей обычно 12 В или 24 В. На заказ возможно изготовление маломощных модулей (примерно до 50 Вт) рабочим напряжением 6 В.
Модули имеют невысокую стоимость по сравнению с аналогичными модулями других производителей. Ресурс каркасных солнечных модулей составляет более 20 лет. Гарантийный срок - 10 лет.

На базе фотоэлектрических модулей можно создавать комплекты для освещения и солнечные светильники.
Такой комплект обычно состоит из фотоэлектрической батареи, аккумуляторной батареи, контроллера заряда и 1 или 2 компактных люминесцентных ламп общей мощностью от 7 до 45 Вт.
1. Солнечный фотоэлектрический комплект для освещения.

Портативный комплект для освещения, состоящий из
* фотоэлектрической батареи мощностью 10 Вт
* блока контроля заряда аккумуляторной батареи
* аккумуляторная батарея емкостью 7,2 А ч
* светильник с люминесцентной лампой мощностью 7 Вт (эквивалент лампы накаливания 40 Вт)
Такой комплект может быть источником света в течение нескольких часов. При полностью заряженной батарее рекомендуется включать светильники не более чем на 4 часа для предотвращения нежелательного разряда АБ более 30%.

2. Солнечный фотоэлектрический комплект для освещения.

Портативный комплект для освещения, состоящий из:
* фотоэлектрической батареи мощностью 10-15 Вт
* блока контроля заряда аккумуляторной батареи
* аккумуляторной батареи емкостью 18 А ч
* 2-х компактных люминесцентных ламп постоянного тока мощностью 12 Вт (эквивалент лампы накаливания 60 Вт)
Такой комплект может быть источником света в течение нескольких часов. При полностью заряженной батарее рекомендуется включать светильники не более чем на 4 часа для предотвращения нежелательного разряда АБ более 30%.

3. Солнечный радиосветильник
Данный светильник содержит люминесцентную лампу мощностью около 3 Вт, набор светодиодов для использования в качестве экономичного ночника, трехдиапазонное радио (FM/AM). В стандартной комплектации содержит встроенный аккумулятор емкостью 300 мА*ч. Опционально комплектуется дополнительным встроенным аккумулятором емкостью 1,3 А*ч.
Светильник может заряжаться от внешнего источника напряжением 6 В (например, сетевого адаптера), от солнечной батареи мощностью 5-6 Вт, а также имеет встроенный динамо-генератор.
Светильник также имеет дополнительный выход для подзарядки мобильных телефоном от встроенного аккумулятора, солнечной батареи или динамо-генератора.