Одной из самых больших задач, стоящих перед человечеством, является замена сокращающихся ресурсов ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии при одновременном удовлетворении спроса, связанного с растущим энергопотреблением во всем мире.
Решение этой проблемы заключается в разработке недорогостоящего метода использования общедоступных источников энергии, таких как солнце, вода или ветер, которые используются природой на протяжении миллионов лет. В настоящее время наиболее динамичное развитие отмечается в случае солнечной энергии.
Ученые наблюдают значительный рост интереса к установке солнечных батарей и фотоэлементов на крышах домов и в других местах, таких как дорожные знаки или плакатные столбы.
Все более экономически целесообразным становится строительство крупных установок, называемых солнечными электростанциями, которые обеспечивают электроэнергией большое количество индивидуальных потребителей.
Особые возможности применения этой формы приобретения электроэнергии связаны с так называемыми "малыми" системами производства электроэнергии, особенно в сельском хозяйстве, где фото гальваника используется в таких процессах, как сушка сельскохозяйственной продукции, парниковое производство или хранение пищевых продуктов в холодильных камерах.
Солнце является самым мощным источником света, достигающим Земли.
Оно выделяет энергию, образующуюся в результате термоядерных реакций, происходящих на Солнце. Излучение, испускаемое Солнцем, охватывает все диапазоны длин электромагнитных волн. Наибольшее количество, энергии спектра солнечного излучения, излучается в диапазоне видимого излучения.
В фотоэлектричестве используется та часть спектра солнечного излучения, которая генерируется в фотосфере, то есть в верхнем слое конвективной зоны Солнца. При прохождении солнечного излучения через атмосферу Земли фотоны солнечного излучения вступают в реакцию с атомами, молекулами, аэрозолями и т.д.
Принцип работы фотогальванических элементов.
Принцип действия всех фотогальванических систем основан на явлении разделения зарядов на стыке поверхностей двух материалов, различающихся по механизму проводимости. Основную структуру солнечной батареи составляет сильно легированная область n-типа, то есть излучатель, и менее сильно легированная основа p-типа.
Во время экспонирования такого полупроводникового перехода на свет падающие фотоны могут генерировать пару зарядов электрон дыр, что вызывает генерацию электродвигательной силы на переходе.
Генерация электронно-дырочной пары может происходить только в пограничном слое стыка. Носители разделены, так как в пределах зоны стыка на них воздействует электрическое поле, образующееся в результате контакта двух полупроводников с различной проводимостью.
Технологии, использующие солнечное излучение для производства электроэнергии, применяются уже более 30 лет. В настоящее время это один из наиболее динамично развивающихся альтернативных способов получения электроэнергии.
По сравнению с традиционными электростанциями, использование фотогальванических систем имеет ряд преимуществ, таких как:
- Источник энергии, Солнце, практически неисчерпаемые энергоресурсы.
- Незначительное влияние на изменение климата образования загрязнителей, например, выхлопных газов и газов.
- Низкие эксплуатационные расходы таких установок.
- Отсутствие подвижных частей, увеличение срока службы систем.
- Возможность безопасной эксплуатации при высоких температурах.
- Высокая надежность элементов или панелей (до, приблизительно 20 лет эксплуатации).
- Быстрая сборка установок.
- Возможность установки на существующих сооружениях.
- Возможность установки практически в любом месте и электроснабжения объектов, расположенных в труднодоступных местах или в районах с неразвитой электрической сетью.
- Высокий уровень социальной приемлемости.
- Низкий процент отказов.
Недостатки фотоэлектрических систем заключаются в следующем: высокая стоимость комплектных фотоэлектрических установок. Чувствительные погодные изменения, ограничивающие выработку электроэнергии. Отсутствие экономически эффективной системы аккумулирования энергии, батареи текущего поколения не достигли достаточного уровня развития с точки зрения срока службы и емкости. Наблюдается растущая тенденция к реализации программ поддержки растущего использования возобновляемых источников энергии.