СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ, батарея солнечных элементов, полупроводниковый фотоэлектрический гене ратор, непосредственно преобразующий энергию солнечной радиации в электри ческую Действие солнечных элементов (СЭ) основано на использовании явпения внутр фотоэффекта (см Фотоэле мент) Первые СЭ с практически при емлемым кпд преобразования (~6%) бы ли разработаны Г Пирсоном, К Футлером и Д Чапиным (США) в 1953-54 Большой вклад в развитие теории и практики СЭ внесли В С Вавилов, А П Ландсман, H С Лидоренко, В К Субашиев (СССР), M Вольф, Дж Лоферский, M Принс П Рапопорт (США)

Энергетич характеристики С б определяются полупроводниковым материа лом конструктивными (структурными) особенностями СЭ количеством элементов в батарее Распространенные материа лы для СЭ - Si GaAs, реже используются CdS, CdTe Наиболее высокий кпд получен в СЭ из Si со структурой, имеющей электронно дырочный перевод (15% при освещении в земных условиях), и в СЭ на основе GaAs с полупроводни ковым гетероперехода ч (18°₀ )

Конструктивно С б обычно выполняют в виде плоской панели из СЭ, защищенных прозрачными покрытиями Число СЭ в батарее может достигать неск сотен тыс , площадь панели - десятков м¹, ток С б - сотен а, напряжение - десятков в, генерируемая мощность - неск десятков кет (в космич условиях) Достоинства С б - их простота, надежность и долговечность, малая масса и миниатюрность СЭ генерирование энергии без загрязнения окружающей среды, оси недостаток, ограничивающий развитие солнечной фотоэнергетики - их пока еще (сер 70 х гг ) высокая стоимость

Гл применение С б нашли в космонавтике, где они занимают доминирующее положение среди др источников автономного энергопитания С б снабжают электроэнергией аппаратуру спут никое и системы жизнеобеспечения космич кораблей и станций, а также заря жают электрохимич аккумуляторы используемые на теневых участках орбиты В земных условиях С б используют для питания устройств автоматики, переносных радиостанций и радиоприемников, для катодной антикоррозионной защиты нефте и газопроводов В СССР США и Японии работают маяки и навигац указатели с энергоснабжением от С б и автоматически подзаряжаемых ими буферных аккумуляторов См также Источники тока и рис. при статьях "Венера", "Марс", "Союз".

Лит.: Преобразование тепла и химической энергии в электроэнергию в ракетных системах, пер. с англ., M., 1963; Успехи СССР в исследовании космического пространства, M., 1968; Васильев A. M., Л а н д с-ман А. П., Полупроводниковые фотопреобразователи, M., 1971.

M. M. Колтун.

(батарея солнечных элементов) - устройство, фотоэффекта. Наиб, применение получили конструкции СЭ с р-п-переходами и гетеропереходами, представляющие собой плоскую (базовую) полупроводниковуюпластину с тонким фронтальным слоем полупроводника, имеющего тип проводимости, носители заряда, к-рые перемещаются под действиемэлектрич. поля р -re-перехода и создают на внеш. выводах фотоэдс.

Основные параметры солнечных элементов. При отсутствии внеш. нагрузкинапряжение на выводах СЭ максимально и наз. напряжением холостого хода U _ХХ.В замкнутом накоротко фотоэлементе потечёт макс. фототок I _кз- ток короткого замыкания. При наличии внеш. нагрузки величины напряжения U_H на нагрузке и тока I_H меньше значений U_XX и I _кз соответственно. Величина наз. фактором заполнения нагрузочной характеристики.

Важнейшим параметром СЭ является его кпд (или эффективность преобразованияэнергии солнечного излучения в электрическую), где Р _с - мощность солнечного излучения, падающего наповерхность СЭ. Эффективность СЭ определяется тем, что часть солнечногоизлучения с энергией фотона, меньшей ширины запрещённой зоны полупроводника, проходит через СЭ без поглощения и в фотоэлектрич.отношенииявляется бесполезной. Чем меньше ширина запрещённой зоны, тем большая долясолнечного света поглощается в нём.

Др. важная причина снижения кпд СЭ - неполное использование энергиипоглощённых фотонов. При генерации электронно-дырочных пар фотонами с энергией,

Осн. причинами дополнит. потерь, уменьшающих практически достижимыезначения кпд, являются отражение части светового потока от поверхностиСЭ (коэф. отражения для полупроводников, применяемых в СЭ, составляет ок.30% и 3-5% при использовании просветляющих покрытий) и рекомбинац. потери, р-re-перехода, рекомбинирует, а их энергия передаётся решётке полупроводника(см. Рекомбинация носителей заряда). В фотоэлементах с р - п- переходамисущественны потери за счёт поверхностной рекомбинации, особенно для носителей, Энергетич. характеристики С. б. определяются материалом фотоэлемента, Полупроводниковыематериалы). Наиб. высокий кпд получен в СЭ на основе Si (17% при освещениив земных условиях) и в СЭ на основе GaAs (22%). Конструктивно С. б. обычновыполняют в виде плоской панели и СЭ, защищённых прозрачными покрытиями. 2, ток С. б. - сотен А, напряжение - сотен В, генерируемаямощность - неск. десятков и сотен кВт.

Увеличение кпд может быть получено в каскадных СЭ с неск. р -re-переходамив полупроводниках с разл. шириной запрещённой зоны. Солнечный спектр можетбыть расщеплён либо селективными зеркалами, либо посредством расположениянеск. СЭ один за другим с убыванием ширины запрещённой зоны СЭ по ходусолнечных лучей. Расчётные значения кпд для двухкаскадных СЭ достигают45%. Осн. перспективы в реализации монолитных конструкций каскадных СЭзаключаются в трудности осуществления последоват. соединения верхнего инижнего элементов без внесения дополнит. омических и оптич. потерь.

Достоинства С. б.- их простота, надёжность и долговечность, малая массаи миниатюрность СЭ, генерирование энергии без загрязнения окружающей среды;осн. недостаток - высокая стоимость. Применяются на космич. летат. аппаратах, Лит.: Васильев А. М., Ландсман А. П., Полупроводниковые фотопреобразователи, элементы, М., 1987. В. М. Андреев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.

со́лнечная батаре́я

(батарея солнечных элементов), устройство, в котором происходит непосредственное преобразование солнечного излучения в электрическую энергию с помощью фотоэлементов. Солнечная батарея состоит из многих (до нескольких десятков и сотен тысяч) фотоэлементов, в которых в результате поглощения энергии падающего на них света возникает ЭДС (фотоЭДС) или генерируется электрический ток (фототок). Конструктивно батарея выполняется в виде одной или нескольких плоских панелей, на которых размещаются фотоэлементы. Общая площадь панелей может достигать нескольких десятков мІ, напряжение – десятков В, ток – сотен А, вырабатываемая мощность – нескольких десятков кВт. К достоинствам солнечных батарей относится их простота, отсутствие движущихся частей, надёжность и долговечность, к недостаткам – сравнительно высокая стоимость и низкий кпд (12–18 %). Их используют гл. обр. для электроснабжения космических кораблей и искусственных спутников, а также в качестве автономных источников энергии – напр., на маяках, горных метеостанциях, для питания переносных радиостанций и т. п.

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн.2006.