Возобновляемые источники энергии. Использование солнечной энергии

     Также существенного повышения КПД  ФЭП 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 ФЭП и т. д.

     Фотоэлектрический эффект - явление испускания электронов веществом под действием света. Было открыто в 1887 Г.Герцем, обнаружившим, что искровой разряд в воздушном промежутке легче возникает при наличии поблизости другого искрового разряда. Герц экспериментально показал, что это связано с ультрафиолетовым излучением второго разряда. В 1889 Дж.Томсон и Ф.Ленард установили, что при освещении поверхности металла в откачанном сосуде она испускает электроны. Продолжая эти исследования, Ленард продемонстрировал в 1902, что число электронов, вылетающих в 1 с с поверхности металла, пропорционально интенсивности света, тогда как их энергия зависит лишь от световой длины волны, т.е. цвета. Оба эти факта противоречили выводам теории Максвелла о механизме испускания и поглощения света. Согласно этой теории, интенсивность света служит мерой его энергии и, конечно, должна влиять на энергию испускаемых электронов.

     При определенных условиях фотоэффект возможен в газах и атомных ядрах, из которых фотоны с достаточно высокой  энергией могут выбивать протоны  и рождать мезоны. Фотоэлектрические  свойства поверхности металла широко используются для управления электрическим  током посредством светового  пучка, при воспроизведении звука  со звуковой дорожки кинопленки, а  также в многочисленных приборах контроля, счета и сортировки. Фотоэлементы находят применение также в светотехнике.  

Фотоэлектрические установки 

Модули  солнечные (фотоэлектрические)

     Типы  солнечных элементов

     Монокристаллический кремний

     Наиболее  эффективными и распространенными  для широкого потребления являются монокристаллические кремниевые элементы. Для изготовления таких элементов  кремний очищается, плавится и кристаллизуется  в слитках, от которых отрезают тонкие слои. Внешне монокристаллические элементы выглядят как однотонная поверхность  темно-синего или почти черного  цвета. Сквозь кремний проходит сетка  из металлических электродов. Эффективность  такого элемента составляет от 16 до 19% в стандартных условиях тестирования (прямой солнечный свет, +250С).

     Срок  службы таких панелей у хороших  производителей составляет обычно 40-50 лет. Производительность за каждые 20-25 лет службы постепенно снижается  примерно на 20%.

     Поликристаллический кремний

     Технология  принципиально не отличается от монокристаллических  элементов, но разница состоит в  том, что для изготовления используется менее чистый и более дешевый  кремний. Внешне это уже не однотонная поверхность, а узор из границ множества  кристаллов. Эффективность такого элемента составляет от 14 до 15%. Тем не менее эти панели пользуются примерно такой же популярностью на рынке, что и монокристаллические, поскольку пропорционально эффективности снижается цена производства.

     В России перспективнее все же использовать монокристаллические панели, поскольку  при неразвитости собственного производства и больших расстояниях целесообразнее ввозить и транспортировать более  эффективные панели.

     Ленточный кремний

     Принципиально такой же как и предыдущие типы, отличается лишь тем, что кремний не нарезается от кристалла, а наращивается тонким слоем в виде ленты. Антибликовое покрытие дает радужную окраску таким панелям. Эта технология не смогла завоевать рынок, занимая на нем лишь около 2%. В Росси почти не встречается.

     Аморфный  кремний

     В этом типе используются не кристаллы, а тончайшие слои кремния, напыленные в вакууме на пластик, стекло или металл. Этот тип является наиболее дешевым в производстве, но обладает серьезным недостатком. Слои кремния выгорают на свету значительно быстрее, чем у предыдущих типов. Снижение производительности на 20% может произойти уже через два месяца. Очень часто в России привлеченные низкой ценой люди приобретают такие панели и потом разочаровываются, поскольку уже через год-два такой элемент перестает давать энергию.

     Распознать  такую панель на вид можно по более  блеклому сероватому или темному  цвету непонятных оттенков. На данном этапе развития этой технологии, применение таких панелей в России не рекомендуется.

     Теллурий  кадмия

     Этот  тип тонкослойных солнечных элементов  обладает потенциально большей эффективностью и в качестве проводящего компонента использует оксид олова. Эффективность  составляет 8-11%. По себестоимости эти  элементы не намного дешевле моно- и поли- кристаллических кремниевых и обладают проблемой использования токсичного кадмия. Сейчас этот тип элементов занимает менее 5% общего рынка. Допуск таких панелей в Россию нежелателен в первую очередь из-за отечественного неумения, обращаться с потенциально токсичной продукцией.

     Другие  элементы

     Помимо  вышеперечисленных есть еще много  различных солнечных элементов, не получивших большого распространения. Потенциально перспективными являются медно-галлиевые, концентрирующие, композитные  и некоторые другие элементы.

     Литература

1. Энергетические ресурсы мира. Под редакцией Непорожнего П.С., Попкова В.И. - М.: Энергоатомиздат. 1995 г.
2. Лаврус В.С. «Источники энергии» К.: НиТ 1997г.
3. Баланчевадзе В. И., Барановский А. И. и др.; Под ред. А. Ф. Дьякова. Энергетика сегодня и завтра. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 344 с.
4. Источники энергии. Факты, проблемы, решения. – М.: Наука и техника, 1997. – 110 с.
5. Кириллин В. А. Энергетика. Главные проблемы: В вопросах и ответах. – М.: Знание, 1990. – 128 с.
6. Нетрадиционные источники энергии. – М.: Знание, 1982. – 120 с.
7. Ю. Тёльдеши, Ю. Лесны. Мир ищет энергию. – М.: Мир, 1981. – 440 с.