ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ

Все рассмотренные выше системы преобразования солнечной энергии могут быть названы непрямыми системами преобразования, поскольку в них энергия солнечного излучения преобразуется в электрическую энергию в несколько стадий. На этих стадиях неизбежны потери энергии, в частности на трение. Однако существует возможность непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую без использования промежуточных стадий. Теоретически КПД таких систем может быть очень высоким. Этот процесс, называемый фотоэлектрическим преобразованием, а также другие технологии прямого преобразования некоторых видов энергии в электрическую энергию подробно рассмотрены в гл. 5.. [c.35]

Здесь следует отметить, что в результате воздействия ряда факторов КПД фотоэлектрического преобразования получается довольно низким— от 0,05 до 15%. Кроме того, для обеспечения прохождения такого процесса преобразования требуются главным образом химически чистый кремний или арсенид галлия, трудоемкость производства которых очень высока, что делает их весьма дорогими. [c.35]

Ни одна из систем не соответствует так полно термину прямое преобразование энергии , как солнечная батарея . Непосредственное преобразование энергии солнечного излучения в электроэнергию известно уже не один десяток лет. Тем не менее создание крупномасштабных высокоэффективных и экономичных систем остается делом будущего. В настоящее время в связи с обострением проблем охраны окружающей среды и истощением запасов традиционных топливных ресурсов исследования в области фотоэлектрического преобразования энергии ведутся с еще большей интенсивностью. [c.95]

Ширина запрещенной зоны Eg для полупроводников, используемых в фотоэлектрических преобразователях, показана иа рис. 5.8, из которого видно, что она слабо зависит от температуры. С другой стороны, как видно из рисунка, зависимость КПД фотоэлектрического преобразования энергии от температуры весьма сильна. Видно также, что запрещенные зоны для всех фотоэлектрических полупроводников лежат в видимой части спектра. Под воздействием солнечного излучения в них появляются свободные электроны. На месте, откуда ушел свободный электрон, остается положительно заряженный ион или, как принято говорить, дырка- . Будет протекать и обратный процесс — рекомбинация дырок и электронов. За счет рекомбинации количество фотоэлектронов, создающих ток во внещней цепи, будет уменьшаться. [c.97]

Рис. 5.8. КПД фотоэлектрического преобразования энергии и ширина запрещенной зоны Eg для некоторых полупроводниковых материалов при разных температурах

Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии. Твердые полупроводниковые фотоэлектрические элементы являются устройствами прямого преобразования лучистой солнечной энергии в электроэнергию. Они обладают тем преимуществом, что не имеют в своем составе движущихся частей. Кроме того, для дисперсных систем не нужна охлаждающая вода, поскольку свет преобразуется в электричество при температуре, близкой к температуре окружающей среды. [c.88]

Солнечные ЭС с фотоэлектрическим преобразованием [c.91]

Солнечная энергия. В результате солнечной радиации на поверхность Земли ежегодно поступает в 3 тыс. раз больше энергии, чем потребляется в мире. В настоящее время солнечная энергия используется с помощью термоэлектрического и фотоэлектрического преобразования. Термоэлектрические установки по состоянию на начало 1997 г были в основном использованы в США. Их общая мощность составляла немногим более 330 МВт. Более широко распространены фотоэлектрические преобразователи. Наибольшие мощности таких энергетических установок у Японии (38 МВт), Индии (28 МВт), Г ер-мании (17 МВт), Австралии (13 МВт), Южной Африки (11 МВт) и Мексики (10,3 МВт). Широкое распространение получили в мире солнечные установки горячего водоснабжения и отопления. В Австралии, например, используются 250 тыс. бытовых солнечных водоподогревателей, в Китае насчитывается 400 производителей солнечных панелей с их [c.20]

Материалы для фотоэлектрического преобразования— материалы, в которых проявляется фотоэлектрический эффект. [c.367]

В зависимости от типа и режима детектирования фотоприемник может работать в режимах счетчика оптических квантов (режим квантового ограничения) и интегрального приема (режим фототока). В последнем случае фотоэлектрическое преобразование в фотоприемнике является аналоговым по своей сути. При этом как элемент оптической цепи фотоприемник может работать как в аналоговом, так и в цифровом ре- [c.127]

Фотоэлектрическое преобразование позволяет осуществлять дальнейшую обработку информации на основе электронных схем, возможности которых при всех прочих равных условиях ограничены соотношением сигнала к шуму на входе электронного тракта. Особенности воле определяют выбор принципа оптического детектирования, его приборную и [c.128]

Схема фотоэлектрического преобразования при детектировании оптического сигнала [c.128]

На рис. 7.3 указаны основные этапы фотоэлектрического преобразования, в состав которого входят поглощение излучения и генерация вследствие этого свободных носителей заряда, механизм внутреннего усиления, обусловленный [c.130]

Основными методами преобразования солнечной энергии являются термодинамический цикл, фотоэлектрическое преобразование и биоконверсия, каждый из которых отдельно не решает задачу. Однако объединение всех методов преобразования в гибридных системах Позволяет принципиально производить самую дешевую энергию и преодолеть трудности, связанные с суточной и сезонной цикличностью поступления солнечного излучения и зависимостью от погодных условий. [c.8]

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОГО [c.107]

Отличительными особенностями матриц на ПЗС по сравнению с видиконами являются прецизионная геометрия расположения элементов, отсутствие инерционности, низкий уровень выходных шумов, высокая линейность фотоэлектрического преобразования, малые размеры и масса прибора, низкое напряжение и малая потребляемая мощность, высокая устойчивость к механическим, акустическим и электромагнитным воздействиям, более высокая надежность и долговечность. Матрицы ПЗС обеспечивают возможность работы с импульсными источниками света и запоминания аналоговой информации. [c.91]

В настоящее время метод фотоэлектрического преобразования в мире стал одним из приоритетных направлений использования СЭ. Это обусловлено тем, что он обеспечивает [c.11]

В заключение этого краткого обзора фотоэлектрических приемников упомянем о возможности преобразования невидимого излучения (инфракрасные и ультрафиолетовые лучи) в видимое, что может быть осуществлено с помощью электронно-оптического преобразователя (ЭОП), который также способен выполнять функции усилителя света. Схема действия этого прибора представлена на рис. 8.24. На фотокатоде происходит преобразование оптического изображения в электронное. Затем электронные пучки от разных частей фотокатода фокусируются и попадают на флуоресцирующий экран, где происходит визуализация изображения. Качество изображения не очень хорошее, так как аберрации электронных пучков, как правило, больше оптических, но все же современные устройства подобного типа имеют в центре картины разрешающую способность порядка нескольких десятков линий на миллиметр, что близко к возможностям обычной фотографической пластинки. [c.443]

В настоящее время известны и разрабатываются различные способы непосредственного или прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую, к которым относятся термоэлектрический, основывающийся главным образом на использовании полупроводников, термоэмиссионный, магнитогидродинамический, электрохимический, фотоэлектрический. [c.504]

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ПРЕОБРАЗОВАНИЯ [c.95]

Основное направление развития фотоэлектрических систем преобразования энергии — разработка систем, имеющих низкую себестоимость и воспринимающих энергию солнечного излучения в максимально широком спектральном диапазоне — от УФ до ИК области. Прежде чем обсуждать вопросы выбора таких систем, рассмотрим кратко физические принципы, положенные в основу их работы. [c.96]

Вторым направлением использования солнечной энергии является преобразование ее в электрическую энергию. Предметом исследования в этом направлении являются термодинамический, фотоэлектрический, термоэлектрический и термо-эмиссионный методы преобразования. [c.203]

На базе угля в США вырабатывается почти половина всей электроэнергии, поэтому доклад начинается с вопросов современного состояния и развития технологии использования угля. Затем рассматривается использование ядерной, геотермальной и солнечной энергии (для последней — два способа преобразования тепловой и фотоэлектрический), а также энергии ветра. В заключение рассматриваются реакторы-размножители на быстрых нейтронах и управляемый термоядерный синтез. [c.82]

Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии. Современные термоэлектрические генераторы (обзо р). — Инф. бюлл. Прямое иреобразование тепловой энергии в электр ическую. и тО П-лмвные элементы , 4967, вып. 12 (65), с. 53—I Ol. [c.251]

В настоящее время появились два направления крупномасштабного использования принципа фотоэлектрического преобразования. Одно из них предусматривает использование искусственных спутников Земли, выведенных на геосиихронные орбиты и оборудованных солнечными панелями из фотоэлементов. [c.35]

Использованле фотоэлектрического преобразования для производства электроэнергии в больших масштабах имеет многообещающие перспективы. Для того чтобы это стало реальностью, потребуется найти решение еще многих вопросов. Потребность в фотоэлектрических источниках энергии очевидна, проблематика ясна, пути решения намечены и можно надеяться, что уже в следующем десятилетии они будут вносить заметный вклад в общий баланс производства электроэнергии США. [c.102]

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]

Фотодиодные структуры являются входными элементами приемников с усилением лавинных фотодиодов (ЛФД), фототранзисторов биполярных, канальных МДП, фототеристоров и пр. Разнообразие материалов, топологий приемников, принципов формирования диодных характеристик р-п, p-i-n-, МДП-, МПМ-структур позволяет решать различные функциональные задачи на уровне фотоэлектрического преобразования. [c.128]

Более длинноволновое излучение не поглощается в полугцэоводнике и, следовательно, бесполезно с точки зрения фотоэлектрического преобразования. [c.14]

В СЧПУ с обратной связью, кроме ранее рассмотренных структурных элементов, имеются дополнительно блок обратной связи 5 с датчиком обратной связи 7 (ДОС) и устройство сравнения 3 (см. рис. 5,8). ДОС представляет собой обычный датчик, фотоэлектрический или магнитоэлектрический, преобразующий параметры движения РО или ИМ в электрический сигнал. Сигнал о фактическом параметре, например перемещении s РО, подается на блок 5 обратной связи, от которого после усиления и преобразования поступает на устройство сравнения 3. К нему сходятся два потока информации от программы — о заданном параметре. s и от блока обратной связи — о фактическом параметре s. В результате сравнения информации вырабатывается сигнал рассогласования 8, = s — s, по которому регулируемый двигатель 4 с ИМ и РО отрабатывает уточненный параметр движения с учетом реальных условий работы. [c.174]

По степени автоматизации процессов средства контроля подразделяют на следующие 1) приспособления (механизированные с несколькими универсальными головками и автоматизированные светофорные с различными датчиками), в которых операции загрузки и съема осуществляются вручную 2) полуавтоматические системы, в которых операция загрузки осуществляется вручную, а остальные операции — автоматически 3) автоматические системы, D которых весь цикл работы автоматизирован 4) самонастраивающиеся (адаптивные) автоматические системы, в которых автоматизированы циклы работы и настройки, или системы, которые могут приспособливаться к изменяющимся условиям среды. По воздействию па технологический процесс автоматические средства подразделяют на средства пассивного контроля (контрольные автоматы), осуще-ствляюа ие лишь рассортировку деталей на группы качества без непосредственного участия человека, и средства активного контроля, в которых результаты контроля используются для автоматического управления производственным процессом, вызывая изменение его параметров п улучшая показатели качества. Действие автоматизированных приспособлений, контрольных автоматов п средств активного контроля основано на использовании различного рода измерительных преобразователей. Измерительный первичный преобразователь (ГОСТ 16263—70) —это средство измерения или контроля, предназначенное для выработки сигнала в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения. Измерительный преобразователь как составной элемент входит в датчик, который является самостоятельным устройством и кроме преобразователя, содержит измерительный шток, рычаг с наконечником, передающий механизм, элементы настройки и др. Остальные элементы электрической цепи измерительной (контрольной) системы конструктивно оформляют в виде отдельного устройства электронного блока, или электронного реле). Наибольшее распространение получили измерительные (контрольные) средства с электроконтакт-нымн, пневмоэлектроконтактнымп, индуктивными, емкостными, фотоэлектрическими, радиоизотопными и электронными преобразователями. [c.149]

Фотоэлектрическое, преобразо.ваН ие солнечной энергии (обзор).— Инф. бюлл. Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и Т01плианые элементы , 19 72, вып. 4 ( 1117), с. (] 16— 163. [c.251]

Второе направление предусматривает монтаж сборных панелей солнечных фотоэлектрических элементов в малонаселенных и малоиспользуемых пустынных районах Земли. Реализация этого направления не приведет к дополнительному нагреву Земли, поскольку при этом сохраняется неизменным естественное солнечное нзлученне. Однако продолжительное использование солнечных панелей может вызвать даже в районе пустыни серьезные экологические изменения, поскольку меняется альбедо поверхности данного района. В настоящее время ведутся исследования в этом направлении. Считается, что результаты будут экономически приемлемыми, если будут созданы установки с КПД преобразования примерно 30 % при удельной стоимости производства панелей с фотоэлементами не более 60 долл/м . [c.36]

Перспективной задачей гелиоэнергетики является создание крупных солнечных энергоустановок и станций. При решении этой проблемы наиболее приемлемыми следует признать термодинамические и фотоэлектрические методы преобразования солнечной энергии. Предстоит преодолеть немалые технические трудности, главные из которых состоят в значительном снижении стоимости установленного 1 кВт солнечных электростанций и обеспечении отпуска преобразованной энергии по заданному графику нагрузки. [c.204]

Наибольшее применение, главным образом в космической технике, получил фотоэлектрический метод преобразования. КПД самых распространенных кремниевых фотопреобразователей составляет 10—12%. В последнее время разработаны фотопреобрааователи более сложной структуры на основе галлия, мышьяка и сурьмы, КПД которых достигает 20—22%. [c.181]

Ученые США считайт возможным в настоящее время строительство орбитальных солнечных электростанций мощностью по 5—10 МВт. Б США разработан внеземной вариант солнечной энергоустановки, который предполагается реализовать в 1980—1985 гг. Масса ее 25 т. Советские исследователи в области использования солнечной энергии Н. С. Лидоренко и С. Ф. Мучник сообщают, что примерно в 80-е годы возможно опытное применение автономных солнечных установок небольшой мощности По их мнению, главная трудность в широком использовании солнечной энергии — высокая стоимость фотоэлектрического метода ее преобразования и относительно низкий коэффициент полезного действия — не более 15%. [c.323]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...