Принцип действия устройств по одноступенчатому преобразованию солнечной энергии в электрическую

Что понимается под альтернативными источниками энергии

Суть радиационного баланса земли.

Радиационный баланс Земли (РБЗ) на верхней границе атмосферы (ВГА), количественно характеризующий обмен энергией между планетой Земля и космосом, является одним из ключевых параметров в исследовании климата. Пространственно-временное распределение компонентов РБЗ на уровне ВГА может служить основой для определения потоков энергии, которые управляют общей циркуляцией атмосферы и океанов, являясь, в то же время, некоторым следствием этой циркуляции. Система "атмосфера-земная поверхность" поглощает часть приходящего потока прямой солнечной радиации и излучает длинноволновую (ДВ) тепловую радиацию на длинах волн, больших 4,0 мкм. Уходящий ДВ поток варьирует в пределах от 120 до 450 Вт-м" при глобальном среднегодовом значении около 240 Вт-м". Отраженный поток коротковолновой (KB) солнечной радиации со спектром в области 0,2 - 4,0 мкм, изменяется в диапазоне от 0 до 750 Вт-м". Годовой цикл глобального среднего РБ на ВГА имеет амплитуду примерно 15 Вт-м" с максимальным положительным значением в конце лета в южном полушарии. Близкие к нулевым (но ненулевые) величины среднегодовых средних по всему Земному шару значений РБ (несколько ватт на квадратный метр), полученные по данным измерений, в последнее время являются предметом дискуссий в мировом научном сообществе: следует ли глобальный радиационный дисбаланс считать предвестником важнейших климатических изменений или это следствие погрешностей данных (на этапах измерений и обработки).

Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию^. Альтернативный источник энергии — заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Многие считают, что стандартная солнечная батарея представляет собой нечто сложное, и принцип ее работы может понять только инженер-физик, но это не так. В качестве примера рассмотрим принцип работы фотоэлектрического преобразователя (ФЭП). Это полупроводниковые устройства, напрямую преобразовывающие солнечную энергию в электричество.

С точки зрения экономичности, использование именно этого типа солнечных батарей для частного пользования в наше время наиболее актуально, так как здесь мы имеем дело с прямым, одноступенчатым «переходом» солнечной энергии в электрическую.

Итак, процесс перехода энергии в фотоэлектрическом преобразователе из одного состояния в другое основан на так называемом фотовольтаическом эффекте, возникающем в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного света. Нужно сказать, что эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик полупроводниковых элементов, оптических свойств преобразователя, среди которых самым важным является фотопроводимость, обусловленная явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их светом.

Вкратце принцип работы ФЭП можно объяснить на примере преобразователей с p — n -переходом, наиболее распространенных в солнечной энергетике. Напомню, что p — n-перехо́д, или электронно-дырочный переход — это область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной n к дырочной p. На схеме изображен участок преобразователя, состоящий из двух неоднородных полупроводников

Во время облучения модуля солнечным светом у границы n- и p-слоёв в результате «перетечки» зарядов образуются объединенные зоны с некомпенсированным объёмным положительным зарядом в n-слое и объёмным отрицательным зарядом в p-слое.

Таким образом, на этом переходе возникает барьер (разность потенциалов). Именно благодаря этой особенности p — n -перехода и можно объяснить факт возникновения фото-электродвижущей силы при облучении преобразователя солнечным светом.

Дата добавления: 2015-05-10