Фотоелектричні перетворювачі. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Фотоелектричні перетворювачі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

Коментарі до статті

В основі установок цього лежить принцип вибивання електронів з напівпровідникових матеріалів світловими квантами. Променева енергія перетворюється на електричну. У сучасній сонячній енергетиці широко застосовуються напівпровідникові перетворювачі із хімічно чистого кристалічного кремнію. Кремній – широко поширений у земній корі елемент; пісок, кварц – це діоксид кремнію SiO2. Виробництво чистого кремнію наприкінці ХХ століття дало змогу налагодити випуск низки напівпровідникових приладів, зокрема, процесорів для сучасних комп'ютерів. Високотехнологічні наукомісткі виробництва США зосереджені в " силіконової " ( кремнієвої ) долині у штаті Каліфорнія .

Створення сонячних енергоджерел входить до програм таких найбільших світових концернів, як Сіменс, Соні, Хітачі. Лідерами в галузі сонячної енергетики на кремнієвих перетворювачах є США, Німеччина, Данія, Японія, Швейцарія. Вартість кремнієвих фотоелектричних перетворювачів за останні 40 років знизилася в 40 разів, 1 кВт встановленої потужності на фотоелектричних СЕС коштує приблизно $2500.

Сонячний елемент і двох з'єднаних між собою кремнієвих пластинок. Світло, що падає на верхню платівку, вибиває з неї електрони, посилаючи їх на нижню платівку. Так створюється ЕРС елемента. Послідовно з'єднані елементи є джерелом постійного струму. Декілька об'єднаних фотоелектричних перетворювачів є сонячною батареєю. Ефективність перетворення променистої енергії на електричну в сучасних установках досягає 13,17%, в лабораторних умовах на деяких напівпровідниках досягнуто ефективності 40%.

Потужність СЕУ з фотоелектричними перетворювачами визначається співвідношенням

Вт, (3.3)

де - ККД фотоелектричних перетворювачів (змінюється в сучасних кремнієвих елементах у межах 0,12.0,17), - їхня загальна площа, м2.

Використання фотоелектричних СЕС розпочиналося з космічної техніки, де вартість відігравала другорядну роль. "Крила" фотоелементів станції Мир мали площу у сотні квадратних метрів. На Місяці довше року працював "Місячник", що живиться від сонячних батарей. На американській станції "Скайлеб" батарея загальною площею 130 м забезпечувала енергоживлення потужністю 10,5 кВт.

У наш час модулі фотоелектричних перетворювачів виробляються у низці країн потреб великої енергетики. Потужності одиночних сонячних установок цього типу США досягли 10 МВт, причому пік потужності досягається, коли Сонце перебуває у зеніті - близько до того часу, коли добовий хід споживання енергії у сонячних південних субтропічних штатах Америки має максимум у зв'язку з роботою кондиціонерів.

Важливою перевагою фотоелектричних СЕС є дуже малі експлуатаційні витрати – модулі, захищені від пилу та атмосферних опадів склом чи плівкою, працюють десятки років без обслуговування. У хмарну погоду потужність СЕС цього типу дещо знижується, хоч і менша, ніж для термоелектричних установок. Слід очікувати, що в південних сонячних регіонах РФ при масовому випуску та зниженні вартості кремнієвих модулів такі установки виявляться конкурентоспроможними в порівнянні з традиційними, що працюють на органічному паливі, що дорожчає.

Розробляються проекти супутникових фотоелектричних СЕС. Передбачається виводити та монтувати їх на геостаціонарних орбітах на екваторі, на висоті 35800 км, так що вони постійно "висітимуть" над одним і тим же місцем. Сонячні елементи з поверхнею в десятки км2 розміщуються на тонкій синтетичній плівці, орієнтованій перпендикулярно до сонячних променів. Електричний струм від сонячних елементів перетворюється на спеціальних генераторах в мікрохвильове випромінювання, яке бортовий антеною прямує Землю. Передавальна антена має діаметр близько 1 км, а приймальна антена НВЧ-випромінювання Землі - близько 7 км. Приймальна станція перетворює НВЧ-випромінювання на струм промислової частоти та напруги. Для реалізації цього унікального за задумом та масштабами проекту будуть потрібні величезні кошти та великий обсяг науково-технічних розробок.

У Росії її головним науковим розробником фотоелектричних перетворювачів є Фізико-технічний інститут ім. А.Ф.Іоффе у Санкт-Петербурзі. Директор цього інституту, нобелівський лауреат академік Ж.І.Алферов – гарячий прихильник сонячної енергетики. На Рязанському заводі металокерамічних приладів налагоджено випуск модулів СЕУ різних типорозмірів та різних технічних характеристик. Сонячні ФЕУ випускає НВО "Квант" (Москва), ЗАТ "Телеком-СТВ" у м. Зеленоград Московської обл. Освоюється виробництво "сонячного кремнію" – базового матеріалу для фотоелектричних перетворювачів. 1 кг кремнію на СЕУ за рік виробляє таку кількість електроенергії, на виробництво якого на звичайних ТЕС потрібно 2,5 т нафти, а термін служби кремнієвого перетворювача – 30 років та більше.

Автор: Лабейш В.Г.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Датчики для захисту американських футболістів 17.09.2013

Після того, як минулого місяця Американська національна футбольна ліга (NFL) виплатила 765 млн дол. . NFL схвалила використання системи X4200 ICE на всіх іграх та тренуваннях для всіх 2 команд цього сезону.

X2 ICE збирає історію зіткнень атлета та перед-сезонні дані про роботу нейро-когнітивних функцій, функцій рівноваги та координації, які потім використовуються як основа для порівняння після інциденту з підозрою на травму.

Датчики, названі xPatch, розміром менше монети в 25 центів, використовують МЕМС-датчики руху компанії ST, мікроконтролер STM32L, малопотужний радіопередавач SPIRIT1, мініатюрне джерело живлення та схему заряджання батареї.

Медики, які працюють у спорті, армії та сфері промислової безпеки, вважають, що більша увага до ударів може допомогти запобігти серйозним ушкодженням мозку, які можуть викликати недоумство та депресію в подальшому житті. Мозок вміє сам себе відновлювати після більшої частини струсів, якщо цей стан був вчасно розпізнаний і було вжито відповідних заходів.

"Створення xPatch було б неможливо без передових технологій ST. xPatch інтегрує всі необхідні функції для моніторингу ударів голови, їх аналізу та бездротової передачі даних, - сказав Крістоф Мек (Christoph Mack), виконавчий директор X2 Biosystems. - Завдяки тому, що пристрій такий маленький і легке, воно може бути малопомітно закріплене за вухом гравця – атлети забувають про нього вже за кілька хвилин”.

Минулого року спливли записи помічника тренера New Orleans Saints Грега Вільямса, який наставляє гравців на навмисне завдання травм гравцям противника перед грою з San Francisco 49ers. Гравці Saints, які "вдарили в голову" та вибили опонентів із гри, були нагороджені грошовими бонусами. Вільямс давав інструкції щодо посилення попередніх травм гравців 49ers, включаючи гравця, який вже мав струс. Скандал отримав назву "Bountygate". Вільямс разом з головним тренером Шоном Пейтоном та іншими були відсторонені.

Черепно-мозкові травми не обмежуються лише футболістами. Світова організація охорони здоров'я прогнозує, що до 2020 року черепно-мозкові травми стануть третьою за значимістю у світі причиною смертності та інвалідності для всіх вікових груп.

Інші цікаві новини:

▪ Безкоштовні зашифровані дзвінки iPhone

▪ Геноми дешевшають

▪ Технологія синтезу аморфного графена для електроніки

▪ Супердіод MAX40203

▪ AMOLED з великою діагоналлю

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Електрик у будинку. Добірка статей

▪ стаття Гвинтівка. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття У якому столітті відбулася остання кара на гільйотині, а швейцарські жінки отримали виборче право? Детальна відповідь

▪ стаття Електромеханік, електромонтер сигналізації, централізації, блокування та зв'язку. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Автоматичний комутатор фаз. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Трансівер на 160 м (UA1FA) Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт