акож сконцентрованим до 100 - 1000 крат сонячним випромінюванням, величина фотоЕДС становить 50 - 85% від величини контактної різниці потенціалу pn переходу.
Ми розглянули процес виникнення фотоЕДС, що виникає на контактах до p- і n-областях pn переходу. При короткому замиканні освітленого pn переходу в електричному ланцюзі потече струм, пропорційний за величиною інтенсивності освітлення і кількості генерованих світлом електронно-доручених пар. При включенні в електричний ланцюг корисного навантаження, наприклад питомого сонячною батареєю калькулятора, величина струму в ланцюзі трохи зменшиться. Зазвичай електричний опір корисного навантаження в ланцюзі сонячного елемента вибирають таким, щоб отримати максимальну віддається цьому навантаженні електричну потужність. Сонячний фотоелемент виготовляється на основі пластини, виконаної з напівпровідникового матеріалу, наприклад кремнію. У пластині створюються області з p- і n- типами провідності. В якості методів створення цих областей використовується, наприклад, метод дифузії домішок або метод нарощування одного напівпровідника на інший. Потім виготовляються нижній і верхній електроконтакти (на малюнку електроди заштриховані), причому нижній контакт - суцільний, а верхній виконується у вигляді гребінцевої структури (тонкі смуги, з'єднані щодо широкої токосборной шиною).
Основним матеріалом для отримання сонячних елементів є кремній. Технологія отримання напівпровідникового кремнію і фотоелементів на його основі базується на методах, розроблених в мікроелектроніці - найрозвиненішої промислової технології. Кремній, мабуть, взагалі одна з найбільш вивчених матеріалів в природі, до того ж другий за поширеністю після кисню. Якщо врахувати, що перші сонячні елементи були виготовлені з кремнію близько сорока років тому, то природно, що цей матеріал грає першу скрипку в програмах фотоелектричної сонячної енергетики. Фотоелементи з монокристалічного кремнію поєднують гідності використання відносно дешевого напівпровідникового матеріалу з високими параметрами одержуваних на його основі приладів.
Донедавна сонячні батареї наземного застосування, так само як і космічного, виготовляли на основі відносно дорогого монокристалічного кремнію. Зниження вартості вихідного кремнію, розробка високопродуктивних методів виготовлення пластин із злитків і прогресивних технологій виготовлення сонячних елементів дозволили в кілька разів знизити вартість наземних сонячних батарей на їх основі. Основними напрямками робіт з подальшого зниження вартості сонячної електроенергії є: отримання елементів на основі дешевого, у тому числі стрічкового, полікристалічного кремнію; розробка дешевих тонкоплівкових елементів на основі аморфного кремнію та інших напівпровідникових матеріалів; здійснення перетворення концентрованого сонячного випромінювання за допомогою високоефективних елементів на основі кремнію і щодо нового напівпровідникового матеріалу алюміній-галій-миш'як.
В останні роки у світі досягнутий значний прогрес в області розробки кремнієвих сонячних елементів, що працюють при концентрованому сонячному опроміненні. Створені кремнієві елементи з ККД gt; 25% в умовах опромінення на поверхні Землі при ступені концентрування 20 - 50 сонць raquo ;. Значно бЧльшіе ступеня концентрування допускають фотоелементи на основі напівпровідникового матеріалу алюміній-галій-миш'як, вперше створені у Фізико-технічному інституті ім. А.Ф. Іоффе в 1969 році. У таких сонячних елементах досягаються значення ККД gt; 25% при ступені концентрування до 1000 крат. Незважаючи на велику вартість таких елементів, їх внесок у вартість одержуваної електроенергії не виявляється визначальним при високих ступенях концентрування сонячного випромінювання внаслідок істотного (до 1000 разів) зниження їх площі. Ситуація, при якій вартість фотоелементів не дає істотного внеску в загальну вартість сонячної енергоустановки, робить виправданим ускладнення і подорожчання фотоелемента, якщо це забезпечує збільшення ККД. Цим пояснюється увага, що приділяється в даний час розробкам каскадних сонячних елементів, які дозволяють досягти суттєвого збільшення ККД. У каскадному сонячному елементі сонячний спектр розщеплюється на дві (або більше) частини, наприклад, видиму і інфрачервону, кожна з яких перетворюється за допомогою фотоелементів, виконаних на основі різних матеріалів. У цьому випадку знижуються втрати енергії квантів сонячного випромінювання. Наприклад, в двохелементних каскадах теоретичне значення ККД перевищує 40%.
Зі сказаного вище випливає висновок про перспективність фотоелектричної сонячної енергетики. Сонячне випромінювання є практично невичерпним джерелом енергії, воно надходить в усі куточки Землі, знаходиться під рукою у будь-якого споживача і є екологічно чистим доступним джерелом енергії.
Недоліком сонячного випромінювання...
