] - перша складова частина складних слів, що означає: що відноситься до сонця або сонячних променів) розвивається швидкими темпами в самих різних напрямках. Сонячними батареями в просторіччі називають і електричні і нагрівальні пристрої. Слід підкреслити різницю між елементами.
Розрізняють три основних перетворювача сонячної енергії в електричну:
1. Фотоелектричні перетворювачі-ФЕП-полу-провідникові пристрої, прямо перетворюють сонячну енергію в електрику. Кілька об'єднаних ФЕП називаються сонячною батареєю (СБ).
2. Геліоелектростанції (ГЕЕС) - сонячні установки, що використовують висококонцентроване сонячне випромінювання в якості енергії для приведення в дію теплових і ін машин (паровий, газотурбінної, термоелектричної та ін.)
. Сонячні колектори (СК) - сонячні нагрівальні низькотемпературні установки.
Детальніше розберемо кожен з цих перетворювачів, звернувши увагу на маловикористовувані вид перетворювачів сонячної енергії-хімічні перетворювачі.
5.1 Фотоелектричні перетворювачі
Найбільш ефективними з енергетичної точки зору пристроями для перетворення сонячної енергії в електричну (тому що це прямий, одноступінчатий перехід енергії) є напівпровідникові фотоелектричні перетворювачі (ФЕП). При характерною для ФЕП рівноважної температурі близько 300-350 кельвінів і Т сонця ~ 6000 К їх граничний теоретичний ККД> 90%. Це означає, що, в результаті оптимізації структури і параметрів перетворювача, спрямованої на зниження необоротних втрат енергії, цілком реально вдасться підняти практичний ККД до 50% і більше (в лабораторіях вже досягнуто ККД 40%).
Теоретичні дослідження і практичні розробки, в області фотоелектричного перетворення сонячної енергії підтвердили можливість реалізації настільки високих значень ККД з ФЕП і визначили основні шляхи досягнення цієї мети.
Перетворення енергії в ФЕП засновано на фотовольтаїчному ефекті, який виникає в неоднорідних напівпровідникових структурах при впливі на них сонячного випромінювання.
Неоднорідність структури ФЕП може бути отримана легуванням одного і того ж напівпровідника різними домішками (створення p - n-переходів) або шляхом з'єднання різних напівпровідників з неоднаковою шириною забороненої зони-енергії відриву електрона з атома (створення гетеропереходів) , або ж за рахунок зміни хімічного складу напівпровідника, що приводить до появи градієнта ширини забороненої зони (створення варізонних структур). Можливі також різні комбінації перерахованих способів. Ефективність перетворення залежить від електрофізичних характеристик неоднорідною напівпровідникової структури, а також оптичних властивостей ФЕП, серед яких найбільш важливу роль грає фотопровідність, обумовлена ??явищами внутрішнього фотоефекту в напівпровідниках при опроміненні їх сонячним світлом. Принцип роботи ФЕП можна пояснити на прикладі перетворювачів з pn-переходом, які широко застосовуються в сучасній сонячної та космічної енергетиці. Електронно-дірковий перехід створюється шляхом легування пластинки монокристалічного напівпровідникового матеріалу з певним типом провідності (тобто або p-або n-типу) домішкою, що забезпечує створення поверхневого шару з провідністю протилежного типу. Концентрація легуючої домішки в цьому шарі повинна бути значно в...
