Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения

Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения

Фотоэлектрический способ преобразования солнечной энергии в электронную основан на явлении фотоэлектрического эффекта – освобождения электронов проводимости в приемнике излучения под действием квантов солнечного излучения.

Этот эффект употребляется в полупроводниковых материалах, в каких энергия квантов излучения hn делает, к примеру, на p–n-переходе фототок

Iф=eNe, (2.2)

где Ne – число электронов, создающих на переходе разность Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения потенциалов, вследствие чего на переходе в оборотном направлении потечет ток утечки I, равный фототоку, который является неизменным.

Энергопотери при фотоэлектрическом преобразовании обоснованы неполным внедрением фотонов, также рассеянием, сопротивлением и рекомбинацией уже появившихся электронов проводимости [3].

Более всераспространенным из выпускаемых индустрией солнечных частей (фотоэлементов) является пластинчатые кремниевые элементы. Есть Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения также и другие типы и конструкции, которые разрабатываются для увеличения эффективности и понижения цены солнечных частей.

Толщина солнечного элемента находится в зависимости от его возможности всасывать солнечное излучение. Такие полупроводниковые материалы, как кремний, арсенид галлия и др. употребляются поэтому, что они начинают всасывать солнечное излучение с довольно большой длиной волны, и Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения могут преобразовывать в электричество его значительную долю. Поглощение солнечного излучения разными полупроводниковыми материалами добивается большей величины при толщине пластинок от 100 до 1 мкм и наименее.

Уменьшение толщины солнечных элемента позволяет существенно понизить расход материалов и цена их производства.

Различия в поглощательный возможности полупроводниковых материалов разъясняется различиями в Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения их атомном строении.

Эффективность преобразования солнечной энергии в электронную не высока. Для кремневых частей менее 12…14 %.

Чтоб повысить КПД солнечных частей используются просветляющие покрытия лицевой стороны солнечного элемента. В итоге возрастает толика проходящего солнечного излучения. У частей без покрытия утраты на отражение добиваются 30 %.

В ближайшее время для производства солнечных частей стали использовать Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения ряд новых материалов. Одним из их является бесформенный кремний, который в отличии от кристаллического не имеет постоянной структуры. Для бесформенной структуры возможность поглощения фотона и перехода в зону проводимости больше. Как следует, он имеет огромную поглощательную способность. Также находит применение арсенид галлия (GaAs). Теоретическая эффективность частей на базе GaAs Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения может добиться 25 %, реальные элементы имеют КПД около16 %.

Развивается разработка тонкопленочных солнечных частей. Невзирая на то, что КПД этих частей в лабораторных критериях не превосходит 16 %, они имеют более низкую цена. Это в особенности ценно для понижения себестоимости и расхода материала в массовом производстве. В США и Стране восходящего солнца Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения изготавливают тонкопленочные элементы на бесформенном кремнии площадью 0,1 …0,4 м2 с КПД 8…9 %. Более всераспространенным тонкопленочным фотоэлементом является элементы на базе сульфида кадмия (CdS) с КПД 10 %.

Другим достижением в технологии тонкопленочных солнечных частей стало получение мультислойных частей. Они позволяют окутать огромную часть диапазона солнечного излучения.

Активный материал солнечного элемента стоит достаточно недешево Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения. Для более действенного использования солнечное излучение собирают на поверхности солнечного элемента при помощи концентрирующих систем (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Схемы неких концентрирующих систем: линейный параболический отражатель (а) может быть сделан в виде твердого блока из прозрачного пластика; боковые отражатели (б); линзы Френеля (в); 1 – элементы; 2 – модули; 3 – поверхность эквивалентной выпуклой линзы

При увеличении радиационного потока свойства Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения элемента не ухудшаются, если его температура поддерживается на уровне температуры окружающего воздуха при помощи активного либо пассивного остывания.

Существует огромное количество концентрирующих систем, основанных на линзах (обычно плоских линзах Френеля), зеркалах, призмах полного внутреннего отражения и т.д. Если происходит очень неравномерная облученность фотоэлементов либо модулей, это может привести Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения к разрушению солнечного элемента.

Внедрение концентрирующих систем позволяет понизить цена солнечных электрических станций, потому что концентрирующие элементы дешевле солнечных частей [2].

По мере понижения цены на солнечные элементы, появилась возможность сооружения больших фотоэлектрических установок. К 1984 г. было выстроено 14 относительно больших солнечных электрических станций мощностью от 200 кВт до 7 МВт Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения в США, Италии, Стране восходящего солнца, Саудовской Аравии и Германии.

Солнечная фотоэлектрическая установка имеет ряд плюсов. Она употребляет незапятнанный и неиссякаемый источник энергии, не имеет движу

щихся частей и потому не просит неизменного контроля со стороны обслуживающего персонала. Солнечные элементы можно создавать массовыми сериями, что приведет к понижению их Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения цены.

Солнечные батареи собираются из солнечных модулей. При всем этом существует большой выбор типов и размеров этих устройств с схожей эффективностью преобразования энергии и схожей технологией производства.

Потому что поступление солнечной энергии периодично, фотоэлектрические системы более правильно включать в гибридные электростанции, использующие и солнечную энергию, и природный газ. На этих станциях Фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения может отыскать применение новое поколение газовых турбин. Гибридные маломощные электростанции, состоящие из фотоэлектрических панелей и дизельных генераторов, уже является надежными поставщиками энергии.


formula-lichnosti-stranica-8.html
formula-nyutona-lejbnica.html
formula-podscheta-summarnih-ochkov.html