Солнечные элементы

Рис. 8-6. Кривые зависимости температуры поверхности солнечного элемента от a/s при различных значениях

Солнечные элементы. Явление возникновения фотоЭДС в / -п-переходе используется на практике для создания солнечных элементов, превращающих энергию излучения Солнца в электрическую энергию. Из солнечных элементов собирают солнечные батареи, применяемые в качестве [c.181]

Много опытов было проведено с целью оценки работоспособности солнечных элементов, облученных электронами или протонами высоких энергий или и теми и другими вместе, как это имеет место в радиационных поясах Ван Аллена. В этих исследованиях подняты интересные вопросы, касающиеся природы радиационных нарушений и их влияния на работу солнечных элементов. Излучение в области поясов Ван Аллена может представлять реальную угрозу для полупроводниковых приборов в случае их работы в этой части космического пространства. Поэтому в некоторых лабораториях были проведены исследования влияния излучения на полупроводниковые приборы, в большинстве случаев на кремниевые солнечные элементы. Чтобы оценить опасность повреждений и наметить пути их предотвращения, облучение проводили в условиях разной интенсивности и энергии протонов и электронов. Большинство испытаний солнечных элементов проведено в приблизительно одинаковых условиях, что дает возможность сравнить полученные результаты. [c.307]

Солнечные элементы в этих работах освещались при комнатной температуре нагретыми вольфрамовыми нитями интенсивностью примерно 80— [c.307]

Большие колебания Фд (см. рис. 6.13) нельзя объяснить только экспериментальными ошибками, особенно в тех случаях, когда в одной и той же лаборатории для группы солнечных элементов, которые перед облучением были, по-видимому, одинаковыми, обнаружены изменения Фе, отличающиеся более чем на порядок. Отсюда следует, что Фе зависит не только от скорости образования повреждений в процессе облучения, но также и от других, еще недостаточно изученных, параметров солнечных элементов. Эти отклонения не являются результатом различий в первоначальной величине времени жизни неосновных носителей или различных к. п. д., поскольку расчет постоянной нарушений Id (1/т) йФ] дал аналогичные отклонения при обработке результатов облучения протонами с энергиями 8,3 и 19,0 Мэе [6]. Это указывает на то, что радиационная стойкость солнечных элементов может быть значительно повышена, если будут изучены все факторы, влияющие на Фе. Попытки улучшить радиационную стойкость кремниевых солнечных элементов уже дали обнадеживающие результаты, которые будут обсуждены позднее. [c.308]

В работе [23] изучено влияние геометрии и исходных материалов на скорость ухудшения кремниевых солнечных элементов, облученных протонами с энергией 20,5 Мэе. [c.309]

Радиационная стойкость различных типов кремниевых солнечных элементов, облученных протонами (23J [c.309]

Значения Ф, для солнечных элементов из арсенида галлия и кремния [c.310]

Для изготовления солнечных элементов часто используют пластины кремния, вырезанные из монокристалла, что обеспечивает высокую чистоту и, что не менее важно, минимальное количество дефектов структуры. [c.101]

На Земле, к сожалению, этот способ получения энергии в больших количествах, по-видимому, еще долго не сможет быть использован. Причина этого — уже упоминавшаяся нами низкая плотность потока солнечной энергии. Чтобы получить большие количества энергии, солнечные батареи должны занимать огромную площадь — тысячи квадратных километров. Произвести такое громадное количество солнечных элементов сегодня практически невозможно. Для их изготовления применяются чрезвычайно дорогостоящие сверхчистые материалы, сложнейшие технологические процессы. Экономические соображения пока не позволяют рассчитывать на получение таким путем значительных количеств энергии. Но в тех местах, где других источников энергии нет, уже в наши дни имеет смысл получать ее от солнечных ба тарей. [c.183]

Применение малогабаритных солнечных элементов в промышленной аппаратуре,— Электроника, 1965, т, 38, № 5, [c.181]

Основные параметры солнечных элементов. При отсутствии внеш. нагрузки напряжение на выводах СЭ максимально и наз. напряжением холостого хода Пхх> В замкнутом накоротко фотоэлементе потечёт макс, фототок /из — ч ок короткого замыкания. При наличии внеш. нагрузки величины напряжения Пи на нагрузке и тока /ц меньше значений П х /из соответственно. Величина FF = /нП //из Пл наз. фактором заполнения нагрузочной характеристики. [c.579]

Поле солнечных элементов - 1050 м- [c.546]

КПД солнечного элемента логарифмически растет с увеличением интенсивности освещения при применении концентраторов солнечной энергии (КСЭ), что обусловлено соответствующим ростом фотоЭДС. Это определяет интерес к использованию для ФЭП концентрированного солнечного излучения, [3]. Однако при этом возникает проблема, связанная с резким возрастанием токов в ФЭП и соответствующим возрастанием потерь мощности на внутреннем сопротивлении. [c.500]

Как уже отмечалось, поверхность секции А, на которой размещались приборы и солнечные элементы, должна быть обращена к Солнцу (за исключением тех периодов, когда спутник находился в тени Земли). Для этого спутник снабжался системой ориентации, включающей в себя четыре солнечных датчика 1 (см. рис. 3.11) для грубой ориентации, два солнечных датчика 4 для точной ориентации, реактивные сопла 11 для коррекции отклонений оси вращения спутника в плоскости, перпендикулярной направлению на Солнце, а также сервомотор 6 для ориентации секции А по азимуту и сервомотор 12 для ориентации по углу возвышения. [c.113]

Иные требования предъявляются к покрытиям, наносимым на рабочие поверхности солнечных фотобатарей. Энергия, нагревающая солнечный элемент, представляет разность между падающей солнечной энергией и энергией, генерируемой фотоэлементом в электрическую цепь. Фотодиоды преобразуют в электрическую энергию всего 10—15% поглощенной солнечной энергии излучения [190]. Область их спектральной чувствительности 0,4—1,1 мкм солнечная радиация с длинами волн 0,2— 0,4 и 1,1—3,0 мкм, составляющая соответственно 9 и 23% суммарной энергии солнечного излучения, не реализуется в фотоэлементе. [c.219]

На рис. 7.14 схемати- р чески изображен солнечный п -элемент, включенный в электрическую цепь. Большое практическое примене- ние находят солнечные элементы на основе кремния (точнее говоря, па основе контакта p-Si и w-Si) КПД этих элементов достигает 15 %. Применяются также элементы на основе арсенида галлия (GaAs). Имея несколько более низкий КПД, они в то же время характеризуются большей стойкостью к радиационным повреждениям. [c.181]

В связи с освоением космического пространства возникла потребность в энергии, необходимой для работы аппаратуры в космических летательных аппаратах. Вначале ядерные устройства использовались в качестве вспомогательного источника энергии, основным же источником служили солнечные элементы, аккуму-ляторньй батареи и т. п. С тех пор как ядерная энергия стала основным источником энергии, была создана серия устройств типа SNAP (сокращенное название источника вспомогательной ядерной энергии), способных полностью обеспечивать энергией космическую аппаратуру. В этих устройствах реализуются различные способы преобразования энергии, включая термоэлектрический, термоионный системы Штирлинга, Рэнкина и Брайтона. Обычно в первых двух системах используется изотопный источник теплоты, а в третьей системе — реактор. Требования в отношении топлива для реакторных систем аналогичны соответствующим требованиям для других ядерных реакторов, поэтому детально будет рассмотрен только изотопный источник тепловой энергии. [c.453]

Без потерь прозрачности 3-1012 npomoHj M (19 Мэе) Требуется как минимум 3-101 протон/см (19 Мэе) для потери 25% прозрачности в спектральном интервале, к которому чувствительны используемые солнечные элементы [c.147]

Кварцевые защитные экраны для солнечных элементов бомбардировали электронами с энергией 400 и 800 кэв максимальное уменьшение прозрачности произошло при этом для коротких длин волн [81]. Облуче- [c.178]

Величина представляет собой интегральный поток, необходимый для снижения к. п. д. солнечных элементов на 25%. В некоторых случаях, когда к. п. д. не определяли, в качестве приближения к Фс принимали поток, при котором ток короткого замыкания уменьшался на 25%. Ошибка, вытекающая из этого приближения, невелика по сравнению с большим разбросом величин Ф , определявшихся по снижению к. п. д. К. п. д. солнечных элементов составляет 9—13%. Более низкие к. п. д. наблюдали при использовании бессеточных конструкций солнечных элементов. Большинство рассматриваемых элементов состоит из тонкого слоя р-типа (толщиной 1—2 мкм) на базе и-типа. Подобного рода устройства будем обозначать символом рп. Вертикальные отрезки на рис. 6.13 определяют разброс результатов, связанный не столько с качеством проведенных исследований на отдельном элементе, сколько с усреднением по нескольким элементам. Пунктирная линия показывает предполагаемый характер спада Ф , при высоких энергиях протонов. [c.307]

Трудно оценить заранее энергию, при которой эти явления начинают проявляться, так как она определяется числом нарушений, вызванных осколками. Результаты Смолуховского показывают, что у щелочногалоидных материалов эффект скалывания незначителен при энергиях порядка 100 Мэе и выгпе. В работах [16, 23] обнаружено, что в кремнии эффект скалывания появляется только в случае, если энергия значительно превышает 100 Мэе. Возможно, что при комнатной температуре в кремнии области с большой плотностью нарушений, образованные осколками, частично отжигаются. Для подсчета срока годности солнечного элемента в нижнем поясе Ван Аллена влияние эффекта скалывания может оказаться незначительным, поскольку хотя Фе при 740 Мэе больше или почти равен Фе при 40 Мэе, поток частиц с энергией 740 Мэе, вероятно, на два порядка меньше потока частиц с энергией 40 Мэе [26]. [c.308]

Методы расчета среднего числа вторичных смещений, вызванных первичным столкновением, обсуждаются в нескольких обзорных работах [25, 69]. Для случая облучения электронами эта величина очень близка к единице, то есть образуется очень мало многократных смещений. Для случая облучения протонами с энергией 17 Мэе она примерно равна 6 и довольно нечувствительна к величине энергии Ер. Наиболее достоверная величина Фе, равная 3-10 см , получена в работе [6] при облучении промышленных кремниевых рп солнечных элементов электронами с энергией 0,75 Мэе. Таким образом, возвращаясь к рис. 6.13, находим, что отношение Фе для электронов с энергией 0,75 Мэе к Фе для протонов с энергией 17 Мэе составляет —10 . Теоретический расчет предсказы- [c.308]

К основным недостаткам GaAs относятся очень низкие времена жизни неосновных носителей. Влияние излучения на устройства из GaAs изучено очень мало. Результаты облучения солнечных элементов из GaAs электронами [6] и протонами [84] приведены в табл. 6.11. Сравнение значений Фс для этих элементов с Фс для более эффективных кремниевых эле- [c.310]

Средняя плотность солнечной энергии у поверхности земли в юго-западной части США составляет около 250 Вт/м. Если солнечные фотоэлементы имеют КПД 13 7о, какояа должна быть общая площадь солнечного коллектора для электростанции мощностью 1000 МВт Какова будет ее суммарная стоимость, если удельная стоимость материала, из которого изготовляются солнечные элементы, составляет 10 тыс, долл/м- Сравнить полученные результаты с угольной ТЭС аналогичной мощности, стоимость которой около 1,5 млрд. долл. [c.44]

Следует учесть также некоторые конструкционные соображения. Чтобы замкнуть внешнюю цепь солнечного элемента, он должен иметь две контактные поверхности — фронтальную и тыльную. При этом фронтальная поверхность должна быть прозрачной За неимением других способов в большинстве элементов фронтальный контакт выполняют в виде гребенки (рис. 5.18). Гладкая кремниевая поверхность отражает до 40 % падающего излучения. Использование многослойных покрытий и текстурированне поверхности обеспечивают снижение отражения до 5 % и менее. В существующих конструкциях часть тока теряется из-за чрезмерной толщины элемента. Носители заряда, образующиеся вблизи внешних поверхностей, могут рекомбинировать на дефектах структуры поверхности, не успевая пересечь потенциальный барьер. При расположении перехода очень близко к поверхности этот эффект должен уменьшиться. Были предложены схемы батарей, позволяющие увеличить КПД за счет более полного использования фотонов во всем спектральном диапазоне. Две из таких схем показаны на рис. 5.19. В настоящее время они не нашли еще широкого применения, поскольку возрастающая себестоимость не компенсируется ростом КПД. [c.101]

Полная себестоимость этих операции с течением времени значительно упала, но все же остается довольно высокой. В 1980 г. стоимость секции солнечной батареи составляла около 10 долл/Вт (в ценах 1975 г.). Министерством энергетики С1ПЛ выдвинут ряд контрольных цифр на ближайшее десятилетне по разработке солнечных элементов. Их себестоимость в 1986 г. не должна превышать 0,5 долл/Вт (в ценах 1975 г.), а КПД должен составлять 17 %. Если эти цели будут достигнуты, то конкурентоспособность фотоэлектрических преобразователей энергии будет бесспорно высока. [c.101]

Американец Л. Мауро сконструировал и построил самолет, на поверхности крыльев которого расположена батарея из 500 солнечных элементов. Вырабатываемая этой батарее электроэнергия приводит в движение мотор мощностью в три лошадиные силы, с помощью которого удалось даже совершить не очень продолжительный полет. Еще один -американец, Д. Дюнан, построил солнечный мотоцикл , скорость которого достигает 50 километров в час. Существуют проекты солнечных воздушных шаров и дирижаблей. [c.185]

Для преобразования солнечной энергии в электрическую известны три основных метода. Во-первых, это применяемый на спутниках фотоэлектрический метод прямого преобразования света в электричество при низком напряжении при помощи дорогих и сравнительно малоэффективных солнечных элементов, стоимость которых в 1973 г. оценивалась примерно в 20 долл. США на 1 Вт. Упрощенные более дещевые модели используют для зарядки аккумуляторов на буровых установках на шельфе и т. д. Во-вторых, используется тепловой метод, при котором применяют различные типы коллекторов плоские, вогнутые, желобообразные, цилиндрические или параболические с механизмами для их перемещения или без них со специальными чувствительными покрытиями или без них. В коллекторах солнечная энергия нагревает промежуточный энергоноситель, которым обычно является вода, а в некоторых схемах жидкий натрий (см. ниже). Третий метод наиболее далек от воплощения он предусматривает сооружение солнечных станций на спутниках Земли с передачей энергии при помощи микроволн на наземные приемные станции. [c.216]

Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии в электричество с использованием силиконовых солнечных элементов было разработано в 1955 г. фирмой Белл лабораториз (США) и стало с тех пор основной энергетической базой для космической техники. При затратах 10—15 тыс. долл, на пиковый 1 кВ-т и к. п. д. порядка 12—15 % производство электроэнергии этим методом обходится в 50—100 раз дороже, чем традиционным путем. Своего рода технологическая революция, подобная миниатюризации ЭВМ, потребуется для того, чтобы фотоэлектрическая энергия смогла стать важным элементом в мировой энергетике. Возможно, первые шаги в этом направлении прорыва проводятся в работе, организованной Электроэнергетическим исследовательским институтом США (EPPI) с объемом финансирования 25—30 млн. долл, на 1978—1983 гг. Работа направлена в основном на разработку термофотоэлектрических преобразователей, в которых включение металлического элемента между солнечным светом и солнечным элементом увеличивает использование инфракрасных лучей. Как сообщалось в 1977 г., работы, проводимые в Станфордском университете, позволили увеличить коэффициент преобразования с обычных 12% до 26% есть надежда на увеличение к. п. д. до 35 %> т. е. до уровня крупных электростанций. В этом направлении ведется много работ, и были указания, что разработка конкурентоспособных солнечных элементов в 1979 г. при использовании специальных аморфных сплавов в тонких пленках возможна [c.218]

СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ (батарея солнечных элементов) — устройство, непосредственно преобразующее энергию солнечного излучения в электрическую. Действие солнечного элемента (СЭ) основано на использовании явления внутр. фотоэффекта. Наиб, применение получили конструкции СЭ с р—п-переходами и гетеропереходами, представляющие собой плоскую (базовую) полупроводниковую пластину с тонким фронтальным слоем полупроводника, имеющего тип проводимости, противоположный типу проводимости базовой области. При облучении в полупроводнике генерируются дополнит. носители заряда, к-рые перемещаются под действием электрич. поля р — н-перехода и создают на внеш. выводах фотоэдс. [c.579]

Солнечную энергию можно эффективно использовать для повышения мощности или экономии топлива на ПГУ с КУ. Солнце в этом случае выполняет топливосберегающую функцию (рис. 3.4). Через солнечные элементы, работающие по принципу прямоточного котла, пропускается часть питательной воды паротурбинной установки ПГУ, и в них генерируется пар определенных параметров. Последний поступает в часть НД паровой турбины. По мере подачи в нее пара, выработанного с использованием солнечной энергии, мощность энергетической ГТУ будет понижаться с одновременным сокращением потребляемого топлива (режим топливосбережения). Этот пар можно использовать для выработки электроэнергии и покрытия пиковой нагрузки в районах, где этот пик совпадает с временем интенсивного солнечного излучения (режим повышения мощности). При неизменных затратах органического топлива такой режим позволяет повысить выработку электроэнергии в районах, богатых солнцем, до 40 %. Для получения мощности 100 МВт необходима площадь солнечных элементов 0,6 км . [c.545]

Солнечная энергия, переставшая привлекать внимание после изобретения Уатта, сейчас вновь вызывает интерес. Разрабатывается новая технология производства солнечных элементов, однако эти элементы еще не вырабатывают энергии в таких масштабах, чтобы найти в настоящее время широкое практическое применение. Поскольку двигатель Стирлинга может использовать любой источник тепловой энергии, то, фокусируя солнечные лучи на головке цилиндра, можно получить устройство, преобразующее солнечную энергию в механическую. Прямое преобразование солнечной энергии в энергию на валу без устройств промежуточного преобразования энергии уменьшает как стоимость, так и сложность установки в целом. [c.183]

Определение углового положения необходимо прежде всего для расчета корректирующего воздействия, которое требуется для ориентации оси вращения в желаемом направлении. Из датчиков углов могут применяться оптические и гироскопические датчики. Так, на спутнике США Синком солнечный датчик являлся основным источником информации об угловом положении спутника. Датчики используют простую щелевую оптику. В собранном и разобранном виде они показаны на рис. 5.33 [51]. Каждый датчик состоит из двух алюминиевых крышек, отделенных друг от друга пятью распорками. Края крышек образуют две щели длиной около 25 мм и шириной 0,2- -0,3 мм, которые располагаются перед двумя солнечными элементами, соединенными параллельно. Когда солнечный луч попадает в плоскость щели,, выходной сигнал элемента максимален. [c.252]

Наиболее ярко возможности космонавтов по проведению ремонтно-восстановительных работ выражены в характере операций, выполненных амери-1<анскими астронавтами на орбитальной станции Скайлэб . Основными из них являются устранение неисправности в стыковочном узле, сопровождавшееся разгерметизацией обитаемого блока установка теплозащитного экрана типа Зонт через шлюзовую камеру в довольно тяжелых условиях (температура в рабочей зоне была около 50° С) удаление осколка, который препятствовал развертыванию панели с солнечными элементами, с помощью больших ножниц. Эта операция производилась в открытом космосе и имела своей целью полное раскрытие солнечной панели. Вспомогательными опера- [c.274]

В последнее время начаты поиски новых методов изготовления полупроводниковых материалов. Эти исследования ведутся в основном применительно к созданию солнечных элементов, но полученные результаты могут быть использованы в будуш,ем и для изготовления термоэлектрических материалов. Один из таких методов, основанный на бомбардировке ионами кадмия тонких пленок теллура, описан в работе А. Е. Городецкого и др. [31]. На стекло напылялась пленка теллура толихиной 0,1 мкм, которая затем облучалась ионами кадмия с энергией 5—50 кэв. Изготовленные таким образом пленки имели дырочную проводимость с подвижностью 3 — 5 см 1 в сек). Аналогичную характеристику имеет теллур кадмия с избытком теллура (р-типа), изготовленный по обычной технологии. [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...