ዛጋቲን ሰርጌይ

የሥራዬ ርዕስ "የፀሐይ ኃይል የፎቶቮልቲክ ልወጣዎች" በአሁኑ ጊዜ በጣም ጠቃሚ ነው.

በማጠቃለያው ውስጥ ለብዙ ሺህ አመታት በፍጥነት እያደገ ያለውን የሃይል ፍላጎት ሊያሟላ የሚችለውን የፀሐይ ኃይልን የመቀየር ዘዴዎችን ገለጽኩ። የፀሀይ ጨረሮች የማይጠፋ የሃይል ምንጭ ስለሆነ ኤሌክትሪክ ለመጠቀም እና ለማስተላለፍ በጣም አመቺው የኃይል አይነት ነው።

በእኔ አስተያየት የፎቶቮልታይክ ኢነርጂ መጠነ-ሰፊ ልማት ከፍተኛ አማካይ ዓመታዊ የፀሐይ ጨረር ጋር ለምድር አካባቢዎች እድገት ከፍተኛ እድገትን ይሰጣል ።

አውርድ:

ቅድመ እይታ፡

የተጠናቀቀው በ: Zagatin S.V.

የ10A ክፍል ተማሪ

ኃላፊ: Luchina T.V.

የፊዚክስ መምህር

2008

	መግቢያ …………………………………………………………
	የሶላር ኢነርጂ ለውጥ ለኢነርጂ ልማት ተስፋ ሰጪ መንገድ ነው…….
	የፎቶቮልታይክ የፀሐይ ኃይል ለውጥ …………………………………………………………………………………………………………………
	ማጠቃለያ …………………………………………………………………
	ስነ ጽሑፍ …………………………………………………………

መግቢያ

የኢነርጂ ፍጆታ ፈጣን እድገት በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን ሁለተኛ አጋማሽ ውስጥ የሰው ልጅ ቴክኒካዊ እንቅስቃሴ ባህሪያት አንዱ ነው. እስከ ቅርብ ጊዜ ድረስ የኃይል ልማት ምንም ዓይነት መሠረታዊ ችግሮች አላጋጠመውም. የኢነርጂ ምርት መጨመር በዋናነት ለፍጆታ በጣም ምቹ በሆኑት የነዳጅ እና የጋዝ ምርቶች መጨመር ምክንያት ነው. ይሁን እንጂ ኢነርጂ በባህላዊው የጥሬ ዕቃ መሠረት የመመናመን ሁኔታ ሲገጥመው የመጀመሪያው የዓለም ኢኮኖሚ ዘርፍ ሆኖ ተገኝቷል። በ 70 ዎቹ መጀመሪያ ላይ የኃይል ቀውስ በብዙ አገሮች ውስጥ ተፈጠረ. ለዚህ ቀውስ መንስኤ ከሆኑት መካከል አንዱ የቅሪተ አካል የሃይል አቅርቦት ውስንነት ነው። በተጨማሪም ዘይት፣ ጋዝ እና የድንጋይ ከሰል በፍጥነት በማደግ ላይ ላለው የኬሚካል ኢንዱስትሪ እጅግ ውድ የሆኑ ጥሬ ዕቃዎች ናቸው። ስለዚህ በአሁኑ ጊዜ በባህላዊ ቅሪተ አካላት የሃይል ምንጮችን በመጠቀም ከፍተኛ የሃይል ልማት ፍጥነትን ለመጠበቅ አስቸጋሪ እየሆነ መጥቷል።

የኑክሌር ሃይል በቅርቡም ከፍተኛ ችግሮች አጋጥመውታል፣በዋነኛነትም የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎችን ደህንነት ለማረጋገጥ ወጭዎችን በከፍተኛ ሁኔታ የመጨመር አስፈላጊነት ጋር ተያይዞ።

በዋነኛነት ከድንጋይ ከሰል እና ከኒውክሌር ነዳጅ የሚመነጩ ምርቶችን በማቃጠል የአካባቢ ብክለት በምድር ላይ ያለውን የአካባቢ ሁኔታ መበላሸት ምክንያት ነው። የትኛውንም ዓይነት ነዳጅ ሲቃጠል የሚከሰተው የፕላኔቷ "የሙቀት ብክለት" በጣም አስፈላጊ ነው. አንዳንድ ሳይንቲስቶች እንደሚሉት በምድር ላይ የሚፈቀደው የኃይል ምርት ከፍተኛ ገደብ አሁን ካለው የአለም አማካኝ በላይ ሁለት ቅደም ተከተሎች ብቻ ነው። ይህ የኃይል ፍጆታ መጨመር በምድር ገጽ ላይ የሙቀት መጠን በአንድ ዲግሪ እንዲጨምር ሊያደርግ ይችላል። የፕላኔቷ የኃይል ሚዛን በእንደዚህ ዓይነት ሚዛን መቋረጥ ወደማይቀለበስ አደገኛ የአየር ንብረት ለውጥ ሊያመራ ይችላል። እነዚህ ሁኔታዎች የታዳሽ ኃይል ምንጮችን እያደገ የሚሄደውን ሚና ይወስናሉ, በሰፊው ጥቅም ላይ መዋላቸው የምድርን ሥነ-ምህዳር ሚዛን ወደ መቋረጥ አያመራም.

1. የሶላር ኢነርጂ ለውጥ - ተስፋ ሰጪ መንገድ

አብዛኞቹ ታዳሽ የኃይል ዓይነቶች - የውሃ ኃይል ፣ ሜካኒካል እና የሙቀት ኃይል ከዓለም ውቅያኖሶች ፣ ንፋስ እና የጂኦተርማል ኃይል - እምቅ ውስንነት ወይም በሰፊው ጥቅም ላይ በሚውሉ ጉልህ ችግሮች ተለይተው ይታወቃሉ። የአብዛኞቹ ታዳሽ የኃይል ምንጮች አጠቃላይ አቅም የኃይል ፍጆታን ከአሁኑ ደረጃዎች በከፍተኛ መጠን ይጨምራል። ግን ሌላ የኃይል ምንጭ አለ - ፀሐይ. ፀሀይ ፣ የ 2 ኛ ክፍል ስፔክትራል ኮከብ ፣ ቢጫ ድንክ ፣ በሁሉም ዋና መለኪያዎች ውስጥ በጣም አማካኝ ኮከብ ነው-ጅምላ ፣ ራዲየስ ፣ የሙቀት መጠን እና ፍጹም መጠን። ግን ይህ ኮከብ አንድ ልዩ ባህሪ አለው - እሱ “የእኛ ኮከቦች” ነው ፣ እና የሰው ልጅ ሙሉ ሕልውናውን ለዚህ አማካኝ ኮከብ ባለውለታ ነው። የእኛ ኮከብ 10 ያህል ኃይል ለምድር ይሰጣል 17 W - እንዲህ ዓይነቱ የፕላኔታችን ጎን በፀሐይ ፊት ለፊት ያለውን ጎን በቋሚነት የሚያበራው 12.7 ሺህ ኪ.ሜ የሆነ ዲያሜትር ያለው “ፀሐይ ቦታ” ኃይል ነው። በደቡባዊ ኬክሮስ ውስጥ በባህር ደረጃ ላይ ያለው የፀሐይ ብርሃን ጥንካሬ, ፀሀይ በከፍተኛ ደረጃ ላይ ስትሆን, 1 kW / m ነው. 2 . የፀሐይ ኃይልን ለመለወጥ በጣም ቀልጣፋ ዘዴዎችን በማዘጋጀት, ፀሐይ በፍጥነት እያደገ ላለው የኃይል ፍላጎት ለብዙ መቶ ዓመታት ያቀርባል.

የፀሐይ ኃይልን መጠነ ሰፊ አጠቃቀም የሚቃወሙት ክርክሮች በዋነኝነት ወደሚከተለው ክርክሮች ይወርዳሉ።

1. የፀሐይ ጨረር ልዩ ኃይል ትንሽ ነው, እና ከፍተኛ መጠን ያለው የፀሐይ ኃይል መለወጥ በጣም ትልቅ ቦታዎችን ይፈልጋል.
2. የፀሐይ ኃይልን መለወጥ በጣም ውድ ነው እና ከእውነታው የራቁ ቁሳዊ እና የጉልበት ወጪዎችን ይጠይቃል።

በአለም አቀፍ የኢነርጂ በጀት ውስጥ ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ኃይልን ለማምረት በተለዋዋጭ ስርዓቶች የተሸፈነው የምድር ስፋት ምን ያህል ይሆናል? በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው, ይህ አካባቢ ጥቅም ላይ በሚውሉት የመቀየሪያ ስርዓቶች ቅልጥፍና ላይ የተመሰረተ ነው. ሴሚኮንዳክተር ፎቶሴሎችን በመጠቀም የፀሐይ ኃይልን በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል የሚቀይሩትን የፎቶቮልታይክ መለወጫዎችን ውጤታማነት ለመገምገም በአንድ የተወሰነ አካል የሚመነጨው የኤሌክትሪክ ኃይል ጥምርታ ተብሎ የተገለጸውን የፎቶሴል አፈፃፀም (ውጤታማነት) ፅንሰ-ሀሳብ እናስተዋውቃለን። በፎቶሴል ወለል ላይ የፀሐይ ጨረር ክስተት ኃይል። ስለዚህ ከ 10% ጋር እኩል የሆነ የፀሐይ ኃይል መቀየሪያዎች (የተለመደው የሲሊኮን የፀሐይ ህዋሳት ውጤታማነት እሴቶች ፣ በጅምላ የኢንዱስትሪ ምርት ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ የሚውለው ከመሬት ላይ የተመሠረተ ኃይል) 10 ለማምረት። 12 W የኤሌክትሪክ ኃይል 4 10 አካባቢን በፎቶ መቀየሪያዎች መሸፈን አለበት። 10 ሜ 2 , 200 ኪ.ሜ ጎን ካለው ካሬ ጋር እኩል ነው. በዚህ ሁኔታ, የፀሐይ ጨረር መጠን ከ 250 W / m ጋር እኩል ይወሰዳል 2 ለደቡብ ኬንትሮስ ከተለመደው አመታዊ አማካይ ጋር ይዛመዳል። ያም ማለት የፀሐይ ጨረር "ዝቅተኛ ጥንካሬ" ለትልቅ የፀሐይ ኃይል እድገት እንቅፋት አይደለም. ወጪ ቆጣቢ የፀሐይ ኃይል መለወጫዎችን ለመፍጠር ሊሆኑ የሚችሉ መንገዶች በዚህ ጽሑፍ በሚቀጥሉት ክፍሎች ውስጥ ይብራራሉ.

ከላይ የተገለጹት ሃሳቦች ትክክለኛ አሳማኝ መከራከሪያ ናቸው፡ ነገ ይህንን ሃይል ለመጠቀም የፀሐይ ሃይልን የመቀየር ችግር ዛሬ መፈታት አለበት። አንድ ውጤታማ ሬአክተር (ፀሐይ) በተፈጥሮ በራሱ ሲፈጠር እና ለብዙ ሚሊዮን ዓመታት አስተማማኝ እና ደህንነቱ የተጠበቀ ክወና የሚሆን ሀብት ይሰጣል ጊዜ ቁጥጥር thermonuclear ፊውዥን ያለውን የኃይል ችግሮች ለመፍታት ማዕቀፍ ውስጥ ቢያንስ በቀልድ ይህን ችግር ከግምት ይችላል, እና የእኛ. ተግባር መሬት ላይ የተመሰረተ የመቀየሪያ ማከፋፈያ ማልማት ብቻ ነው። በቅርብ ጊዜ በዓለም ላይ በፀሃይ ሃይል መስክ ሰፊ ምርምር ተካሂዷል, ይህም በቅርብ ጊዜ ውስጥ ይህ የኃይል ማመንጨት ዘዴ በኢኮኖሚያዊ ሁኔታ ሊረጋገጥ እና ሰፊ አተገባበርን ሊያገኝ ይችላል.

ሩሲያ በተፈጥሮ ሀብቶች የበለፀገች ናት. ከፍተኛ የቅሪተ አካል ነዳጆች - ከሰል ፣ ዘይት ፣ ጋዝ። ይሁን እንጂ የፀሐይ ኃይል አጠቃቀም ለአገራችን ትልቅ ጠቀሜታ አለው. ምንም እንኳን የሩሲያ ግዛት ወሳኝ ክፍል በከፍተኛ ኬክሮስ ላይ የሚገኝ ቢሆንም ፣ አንዳንድ በጣም ትልቅ የደቡብ የአገራችን ክልሎች የፀሐይ ኃይልን በስፋት ለመጠቀም በጣም ተስማሚ የአየር ንብረት አላቸው።

የፀሐይ ኃይል አጠቃቀም በከፍተኛ ደረጃ የፀሐይ ኃይል ተለይቶ የሚታወቀው የምድር ወገብ ቀበቶ አገሮች እና ወደዚህ ቀበቶ ቅርብ በሆኑ አካባቢዎች ላይ የበለጠ ተስፋ አለው። 1850 kWh / ሜትር - 1850 kWh / ሜትር - ስለዚህ, የመካከለኛው እስያ ክልሎች በርካታ ውስጥ, በዓመት 3000 ሰዓታት ውስጥ ቀጥተኛ የፀሐይ irradiation የሚቆይበት ጊዜ, እና አግድም ወለል ላይ የፀሐይ ኃይል ዓመታዊ መምጣት 3000 ሰዓታት ይደርሳል. 2 .

በፀሐይ ኃይል ልወጣ መስክ ውስጥ ዋና የሥራ አቅጣጫዎች በአሁኑ ጊዜ-

• ቀጥተኛ የሙቀት ማሞቂያ (የሙቀት ኃይል ማምረት) እና ቴርሞዳይናሚክ መለዋወጥ (የኤሌክትሪክ ኃይልን በመካከለኛ የፀሐይ ኃይል ወደ የሙቀት ኃይል መለወጥ);
• የፀሐይ ኃይልን የፎቶቮልቲክ መለወጥ.

ቀጥተኛ የሙቀት ማሞቂያ የፀሐይ ኃይልን ለመለወጥ በጣም ቀላሉ ዘዴ ሲሆን በሩሲያ ደቡባዊ ክልሎች እና በኢኳቶሪያል አገሮች ውስጥ በፀሐይ ማሞቂያ ተከላዎች, በሙቅ ውሃ አቅርቦት, በህንፃ ማቀዝቀዣ, በውሃ መጨፍጨፍ, ወዘተ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል. የፀሐይ ሙቀት-ጥቅም ተከላዎች መሠረት ጠፍጣፋ የፀሐይ ሰብሳቢዎች - የፀሐይ ጨረር አምጪዎች ናቸው. ውሃ ወይም ሌላ ፈሳሽ, ከመምጠጥ ጋር በመገናኘት, በማሞቅ እና በፓምፕ ወይም በተፈጥሮ ዑደት በመጠቀም ከእሱ ይወገዳል. የሚሞቀው ፈሳሽ ወደ ማከማቻ ውስጥ ይገባል, እንደ አስፈላጊነቱ ከተበላበት. ይህ መሳሪያ የቤት ውስጥ ሙቅ ውሃ አቅርቦት ስርዓቶችን ያስታውሳል.

ኤሌክትሪክ ለመጠቀም እና ለማስተላለፍ በጣም ምቹ የኃይል አይነት ነው። ስለዚህ የተመራማሪዎች ፍላጎት የፀሐይ ኃይልን በመካከለኛ ደረጃ ወደ ኤሌክትሪክ በመለወጥ በመጠቀም የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎችን የመፍጠር እና የመፍጠር ፍላጎት መረዳት ይቻላል.

በአሁኑ ጊዜ በዓለም ላይ በጣም የተለመዱ የፀሐይ ሙቀት ማመንጫዎች ሁለት ዓይነት ናቸው: 1) ማማ ዓይነት (ስእል 1) በአንድ የፀሐይ መቀበያ ላይ የፀሐይ ኃይልን በማጎሪያ, በርካታ ጠፍጣፋ መስተዋቶች በመጠቀም; 2) የሙቀት መቀበያዎች እና አነስተኛ ኃይል መቀየሪያዎች ባሉበት ትኩረት ላይ የፓራቦሎይድ እና ፓራቦሊክ ሲሊንደሮች የተበታተኑ ስርዓቶች።

1. የፀሐይ ኃይል የፎቶቮልታይክ ለውጥ

በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖን አሠራር ለመረዳት ጠቃሚ አስተዋፅኦ የተደረገው በሩሲያ የሳይንስ አካዳሚ የፊዚኮ-ቴክኒካል ተቋም (PTI) መስራች, አካዳሚክ ኤ.ኤፍ. ኢዮፌ በሠላሳዎቹ ዓመታት ውስጥ ሴሚኮንዳክተር ፎቶሴሎችን በሶላር ሃይል የመጠቀም ህልም ነበረው። ኮሎሚትስ እና ዩ.ፒ. ማስላኮቬትስ በፊዚኮቴክኒካል ኢንስቲትዩት ውስጥ ሰልፈር-ታሊየም የፀሐይ ህዋሶችን ፈጠረ።

የሶላር ፓነሎችን ለኃይል ዓላማዎች በስፋት ጥቅም ላይ ማዋል የጀመረው እ.ኤ.አ. በ 1958 ሰው ሰራሽ የምድር ሳተላይቶች - የሶቪየት ስፑትኒክ-3 እና የአሜሪካው አቫንጋርድ -1። ከዚያን ጊዜ ጀምሮ ከ 35 ዓመታት በላይ ሴሚኮንዳክተር የፀሐይ ባትሪዎች ለጠፈር መንኮራኩሮች እና እንደ Salyut እና Mir ላሉ ትላልቅ የምሕዋር ጣቢያዎች ዋና እና ብቸኛው የኃይል አቅርቦት ምንጭ ናቸው ። ለቦታ አፕሊኬሽኖች በፀሃይ ባትሪዎች መስክ ውስጥ በሳይንቲስቶች የተጠራቀመው ሰፊ የመሬት ስራ በመሬት ላይ የተመሰረተ የፎቶቮልታይክ ኢነርጂ ላይ ስራ ለመስራት አስችሏል.

የፎቶሴሎች መሠረት ከ pn መጋጠሚያ (ምስል 2) ጋር ሴሚኮንዳክተር መዋቅር ነው ፣ እሱም በሁለት ሴሚኮንዳክተሮች በይነገጽ ላይ የተለያዩ የመተላለፊያ ዘዴዎች። ይህ የቃላት አነጋገር መነሻው አወንታዊ (አዎንታዊ) እና አሉታዊ (አሉታዊ) ከሚሉት የእንግሊዝኛ ቃላት መሆኑን ልብ ይበሉ። በሴሚኮንዳክተር ውስጥ የገቡትን ቆሻሻዎች በመለወጥ የተለያዩ አይነት ኮንዳክሽን ዓይነቶች ይገኛሉ። ለምሳሌ, የቡድን III አተሞች ወቅታዊ ሰንጠረዥ D.I. ሜንዴሌቭ, ወደ ሲሊከን ክሪስታል ጥልፍልፍ ውስጥ አስተዋወቀ, የኋለኛውን ቀዳዳ (አዎንታዊ) ኮንዳክሽን, እና የቡድን V ቆሻሻዎችን - ኤሌክትሮኒክ (አሉታዊ) ይስጡ. የ p- ወይም n-ሴሚኮንዳክተሮች ግንኙነት በመካከላቸው የግንኙነት ኤሌክትሪክ መስክ እንዲፈጠር ያደርገዋል, ይህም በፀሐይ ፎተሴል አሠራር ውስጥ በጣም ጠቃሚ ሚና ይጫወታል. የግንኙነት እምቅ ልዩነት መከሰት ምክንያቱን እናብራራ. ፒ- እና n-አይነት ሴሚኮንዳክተሮች በአንድ ነጠላ ክሪስታል ውስጥ ሲዋሃዱ የኤሌክትሮኖች ስርጭት ፍሰት ከኤን-አይነት ሴሚኮንዳክተር ወደ ፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር እና በተቃራኒው ከፒ - እስከ n-ሴሚኮንዳክተር ያሉ ቀዳዳዎች ይፈስሳሉ። በዚህ ሂደት ምክንያት ከ p-n መስቀለኛ መንገድ አጠገብ ያለው የፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ክፍል አሉታዊ በሆነ መልኩ እንዲከፍል ይደረጋል. ስለዚህ, በ p-n መስቀለኛ መንገድ አቅራቢያ ባለ ሁለት የተሞላ ንብርብር ይፈጠራል, ይህም ኤሌክትሮኖችን እና ቀዳዳዎችን የማሰራጨት ሂደትን ይቃወማል. በእርግጥ ስርጭት የኤሌክትሮኖች ፍሰትን ከ n-ክልል ወደ ፒ-ክልል የመፍጠር አዝማሚያ አለው, እና የተሞላው ንብርብር መስክ, በተቃራኒው ኤሌክትሮኖችን ወደ n-ክልል ይመልሳል. በተመሳሳይ መልኩ የ p-n መስቀለኛ መንገድ ከፒ- ወደ n-ክልል ያሉትን ቀዳዳዎች ስርጭት ይቃወማል. በተቃራኒ አቅጣጫዎች በሚሠሩ ሁለት ሂደቶች ምክንያት (በኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ የአሁኑን ተሸካሚዎች ስርጭት እና እንቅስቃሴ) ቋሚ ፣ ሚዛናዊ ሁኔታ ይመሰረታል-የተሞላ ንብርብር በድንበሩ ላይ ይታያል ፣ ኤሌክትሮኖች ከ n-ሴሚኮንዳክተር እና እንዳይገቡ ይከላከላል ። ከፒ-ሴሚኮንዳክተር ቀዳዳዎች. በሌላ አነጋገር በ p-n መስቀለኛ መንገድ ክልል ውስጥ የኃይል (እምቅ) ማገጃ ይነሳል, የትኞቹ ኤሌክትሮኖች ከ n-ሴሚኮንዳክተር እና ከፒ-ሴሚኮንዳክተር ቀዳዳዎች የተወሰነ ኃይል ማውጣት አለባቸው. በ rectifiers, ትራንዚስተሮች እና ሌሎች ሴሚኮንዳክተር መሣሪያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ያለውን pn መገናኛ, ያለውን የኤሌክትሪክ ባህርያት ለመግለጽ ማቆም ያለ, ፎቶcells ውስጥ pn መጋጠሚያ ያለውን አሠራር እንመልከት.

ብርሃን በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ሲገባ ኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶች ይደሰታሉ. ተመሳሳይ በሆነ ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ፣ የፎቶኤክሳይቴሽን የኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ኃይል ብቻ ይጨምራል ፣ በጠፈር ውስጥ ሳይለያዩ ፣ ማለትም ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች በ “ኃይል ቦታ” ውስጥ ተለያይተዋል ፣ ግን በጂኦሜትሪክ ቦታ ውስጥ በአቅራቢያው ይቆያሉ። የአሁኑን ተሸካሚዎች መለያየት እና የፎቶ ኤሌክትሮሞቲቭ ኃይል (ፎቶ ኤምኤፍ) ገጽታ ተጨማሪ ኃይል መኖር አለበት። በጣም ውጤታማው ተመጣጣኝ ያልሆነ ተሸካሚዎች መለየት በ pn መስቀለኛ መንገድ (ምስል 2) ውስጥ በትክክል ይከሰታል. በ p-n መስቀለኛ መንገድ አቅራቢያ የሚፈጠሩት "አናሳ" ተሸካሚዎች (በኤን-ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያሉ ቀዳዳዎች እና ኤሌክትሮኖች በ p-semiconductor ውስጥ) ወደ p-n መስቀለኛ መንገድ ይሰራጫሉ, በ p-n መስቀለኛ መንገድ ይወሰዳሉ እና ወደ ሴሚኮንዳክተር ይጣላሉ, በውስጡም ይሆናሉ. አብዛኞቹ ተሸካሚዎች፡ ኤሌክትሮኖች በ n ዓይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ይተረጎማሉ፣ እና ቀዳዳዎች በፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ናቸው። በውጤቱም, የፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ከመጠን በላይ አዎንታዊ ክፍያ ይቀበላል, እና n-type ሴሚኮንዳክተር ከልክ ያለፈ አሉታዊ ክፍያ ይቀበላል. በፎቶኮል ውስጥ በ n- እና p-ክልሎች መካከል ሊኖር የሚችል ልዩነት - photoEMF. የፎቶኢኤምኤፍ ፖሊነት ከ p-n መስቀለኛ መንገድ “ወደ ፊት” አድልዎ ጋር ይዛመዳል ፣ ይህም የመከላከያ ቁመትን ዝቅ የሚያደርግ እና ከ p-ክልል ወደ n-ክልል እና ኤሌክትሮኖች ከ n-ክልል ወደ p-ክልል ቀዳዳዎችን ያበረታታል . በነዚህ ሁለት ተቃራኒ ስልቶች ድርጊት ምክንያት - የአሁኑን ተሸካሚዎች በብርሃን ተፅእኖ ውስጥ መከማቸት እና ውጣውያቸው ሊፈጠር የሚችለውን እንቅፋት ከፍታ በመቀነሱ ምክንያት - የተለያዩ የፎቶቮልቴጅ ዋጋዎች በተለያየ የብርሃን መጠን ይመሰረታሉ. በዚህ ሁኔታ, የፎቶቮልቴጅ ዋጋ በሰፊው ብርሃን ውስጥ ካለው የብርሃን ብርሀን ሎጋሪዝም ጋር በተመጣጣኝ መጠን ይጨምራል. በጣም ከፍ ባለ የብርሃን መጠን፣ እምቅ ማገጃው በተግባር ዜሮ ሆኖ ሲገኝ፣ የፎቶEMF እሴት ወደ “ሙሌት” ይደርሳል እና ባልተሸፈነው p-n መጋጠሚያ ላይ ካለው ማገጃ ቁመት ጋር እኩል ይሆናል። በቀጥታ ሲበራ, እንዲሁም የፀሐይ ጨረር እስከ 100 - 1000 ጊዜ, የ photoEMF ዋጋ 50 - 85% የ p-n መጋጠሚያው የግንኙነት እምቅ ልዩነት ዋጋ.

በ p-n-regions የ p-n-regions እውቂያዎች ላይ የሚከሰተውን የፎቶኢኤምኤፍ ክስተት ሂደት መርምረናል. የበራ የ pn መገናኛው አጭር ዙር ሲሆን በኤሌክትሪክ ዑደት ውስጥ ካለው የብርሃን መጠን እና በብርሃን ከሚመነጩ የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶች ጋር ተመጣጣኝ የሆነ ጅረት ይፈስሳል። የክፍያ ጭነት ለምሳሌ በሶላር ባትሪ የሚሰራ ካልኩሌተር ከኤሌክትሪክ ዑደት ጋር ሲገናኝ በወረዳው ውስጥ ያለው ጅረት በትንሹ ይቀንሳል። በተለምዶ ለዚህ ጭነት የሚሰጠውን ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ኃይል ለማግኘት በሶላር ሴል ወረዳ ውስጥ ያለው የደመወዝ ጭነት የኤሌክትሪክ መከላከያ ይመረጣል.

የፀሐይ ፎቶኮል የሚሠራው እንደ ሲሊኮን ካሉ ሴሚኮንዳክተር ማቴሪያል ከተሰራ ቫፈር ነው። በጠፍጣፋው ውስጥ p- እና n-አይነት ኮንዳክሽን ያላቸው ክልሎች ይፈጠራሉ (ምስል 2). እነዚህን ቦታዎች የመፍጠር ዘዴዎች ለምሳሌ የንጽሕና ስርጭትን ወይም አንዱን ሴሚኮንዳክተር ወደ ሌላ የማደግ ዘዴን ያካትታሉ. ከዚያም የታችኛው እና የላይኛው የኤሌክትሪክ መገናኛዎች ይሠራሉ (ኤሌክትሮዶች በስዕሉ ላይ ጥላ ናቸው), እና የታችኛው ግንኙነት ጠንካራ ነው, እና የላይኛው በኩምቢ መዋቅር መልክ የተሰራ ነው (በአንፃራዊ ሁኔታ ሰፊ በሆነ የአሁኑ የመሰብሰቢያ አውቶቡስ የተገናኙ ቀጭን ጭረቶች). ).

የፀሐይ ሴሎችን ለማምረት ዋናው ቁሳቁስ ሲሊኮን ነው. በእሱ ላይ የተመሰረተ ሴሚኮንዳክተር ሲሊኮን እና የፎቶሴሎችን ለማምረት ቴክኖሎጂው በማይክሮ ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ በተዘጋጁት ዘዴዎች ላይ የተመሰረተ ነው - በጣም የተሻሻለው የኢንዱስትሪ ቴክኖሎጂ. ሲሊኮን በአጠቃላይ በተፈጥሮ ውስጥ በጣም ከተጠኑ ቁሳቁሶች አንዱ ነው, እና ከኦክስጅን በኋላ ሁለተኛው በጣም ብዙ ነው. የመጀመሪያዎቹ የፀሐይ ህዋሶች ከአርባ ዓመታት በፊት ከሲሊኮን የተሠሩ መሆናቸውን ከግምት ውስጥ በማስገባት ይህ ቁሳቁስ በመጀመሪያ በፀሐይ የፎቶቮልቲክ ኢነርጂ ፕሮግራሞች ውስጥ መጫወቱ ተፈጥሯዊ ነው. ከ monocrystalline ሲሊከን የተሠሩ የፎቶሴሎች በአንጻራዊነት ርካሽ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶችን የመጠቀም ጥቅሞቹን ከእሱ ከሚገኙት ከፍተኛ የመሳሪያዎች መለኪያዎች ጋር ያጣምራሉ.

እስከ ቅርብ ጊዜ ድረስ, የፀሐይ ህዋሶች ለመሬት አጠቃቀም, እንዲሁም ለቦታ አፕሊኬሽኖች, በአንጻራዊነት ውድ በሆነው ሞኖክሪስታሊን ሲሊኮን መሰረት ይደረጉ ነበር. የመነሻ ሲሊኮን ወጪን በመቀነስ ፣ ከኢንጎት ውስጥ ዋፍሮችን ለማምረት ከፍተኛ አፈፃፀም ዘዴዎችን ማሳደግ እና የፀሐይ ህዋሶችን ለማምረት የተራቀቁ ቴክኖሎጂዎች በእነሱ ላይ የተመሠረተ መሬት ላይ የተመሰረቱ የፀሐይ ሴሎችን ዋጋ ብዙ ጊዜ እንዲቀንስ አስችሏል ። የፀሐይ ኤሌክትሪክ ወጪን የበለጠ ለመቀነስ ዋና ዋና የሥራ አቅጣጫዎች-በርካሽ ላይ የተመሰረቱ ንጥረ ነገሮችን ማግኘት ፣ ስትሪፕ ፣ ፖሊክሪስታሊን ሲሊኮን; በአሞርፎስ ሲሊኮን እና ሌሎች ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ላይ በመመርኮዝ ርካሽ ቀጭን-ፊልም ንጥረ ነገሮችን ማልማት; በጣም ቀልጣፋ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ንጥረ ነገሮችን እና በአንፃራዊነት አዲስ የአሉሚኒየም-ጋሊየም-አርሴኒክ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶችን በመጠቀም የተጠናከረ የፀሐይ ጨረር መለወጥ።

ምስል 3 በመስታወት (ከላይ) እና በ Fresnel ሌንሶች (ከታች) መልክ ከፀሐይ ጨረር ማጎሪያዎች ጋር የፎቶቮልቲክ ጭነቶች ሁለት ንድፍ ንድፎችን ያሳያል. የፍሬስኔል ሌንስ ከ 1 - 3 ሚ.ሜ ውፍረት ያለው ከፕሌክስግላስ የተሰራ ሳህን ነው ፣ አንደኛው ጎን ጠፍጣፋ ነው ፣ እና በሌላኛው በኩል ደግሞ የኮንቬክስ ሌንስ መገለጫውን በመድገም በተጣበቀ ቀለበቶች መልክ መገለጫ አለ። Fresnel ሌንሶች ከተለመዱት ኮንቬክስ ሌንሶች በጣም ርካሽ ናቸው እና ከ2 - 3 ሺህ "ፀሐይ" የማጎሪያ ደረጃ ይሰጣሉ.

በቅርብ ዓመታት ውስጥ, በተጠናከረ የፀሐይ ጨረር ስር የሚሰሩ የሲሊኮን የፀሐይ ህዋሶችን በማጎልበት በዓለም ላይ ከፍተኛ እድገት ታይቷል. የሲሊኮን ኤለመንቶች ውጤታማነት> 25% በጨረር ሁኔታዎች ውስጥ የተፈጠሩት በምድር ገጽ ላይ በ 20 - 50 "ፀሐይ" የማጎሪያ ደረጃ ላይ ነው. በመጀመሪያ ደረጃ በፊዚኮ-ቴክኒካል ኢንስቲትዩት ውስጥ በተፈጠረው ሴሚኮንዳክተር ቁስ አልሙኒየም-ጋሊየም-አርሴኒክ ላይ በመመርኮዝ በከፍተኛ ደረጃ ከፍተኛ የማጎሪያ ደረጃዎች በፎቶሴሎች ይፈቀዳሉ። ኤ.ኤፍ. ኢፌ በ1969 ዓ. በእንደዚህ ዓይነት የፀሐይ ህዋሶች ውስጥ የውጤታማነት እሴቶች> 25% እስከ 1000 ጊዜ በሚደርስ የማጎሪያ ደረጃ ላይ ይገኛሉ. ምንም እንኳን እንደነዚህ ዓይነቶቹ ንጥረ ነገሮች ከፍተኛ ወጪ ቢኖራቸውም, ለሚፈጠረው የኤሌክትሪክ ወጪ የሚያበረክቱት አስተዋፅኦ በአካባቢያቸው ከፍተኛ (እስከ 1000 ጊዜ) በመቀነሱ ምክንያት በከፍተኛ የፀሐይ ጨረር ክምችት ላይ ወሳኝ አይሆንም. የፎቶኮል ዋጋ ለጠቅላላው የፀሐይ ኃይል ተከላ ወጪ ከፍተኛ አስተዋጽኦ የማያደርግበት ሁኔታ ይህ የውጤታማነት መጨመርን የሚያረጋግጥ ከሆነ የፎቶኮል ዋጋን ለመጨመር እና ለመጨመር ትክክለኛ ነው. ይህ ለካስኬድ የፀሐይ ህዋሶች እድገት የሚሰጠውን ትኩረት ያብራራል, ይህም ከፍተኛ ውጤታማነትን ለመጨመር ያስችላል. በካስኬድ የፀሐይ ሴል ውስጥ, የፀሐይ ስፔክትረም በሁለት (ወይም ከዚያ በላይ) ክፍሎች ይከፈላል, ለምሳሌ, የሚታዩ እና ኢንፍራሬድ, እያንዳንዳቸው ከተለያዩ ቁሳቁሶች የተሠሩ የፎቶሴሎችን በመጠቀም ይቀየራሉ. በዚህ ሁኔታ, የፀሐይ ጨረር ኳንታ የኃይል ኪሳራ ይቀንሳል. ለምሳሌ፣ በሁለት-ኤለመንቶች ፏፏቴዎች የንድፈ ሃሳቡ ውጤታማነት ዋጋ ከ 40% ይበልጣል።

ማጠቃለያ

ከላይ ከተጠቀሰው የፎቶቮልቲክ የፀሐይ ኃይል ተስፋ ሰጪ ነው. የፀሐይ ጨረር በተግባር የማይጠፋ የኃይል ምንጭ ነው ፣ በሁሉም የምድር ማዕዘኖች ላይ ይደርሳል ፣ ለማንኛውም ሸማች “በእጅ” የሚገኝ እና ለአካባቢ ተስማሚ ፣ ተመጣጣኝ የኃይል ምንጭ ነው።

የፀሐይ ጨረሮች እንደ የኃይል ምንጭ ጉዳቱ በየቀኑ እና በየወቅቱ ዑደት እንዲሁም በአየር ሁኔታ የሚወሰን ወደ ምድር ገጽ ላይ መድረሱ አለመመጣጠን ነው። ስለዚህ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎችን በመጠቀም የሚፈጠረውን የኤሌክትሪክ ኃይል የመከማቸት ችግር በጣም አስፈላጊ ነው. በአሁኑ ጊዜ ይህ ችግር በዋነኛነት የሚፈታው በተለመደው የኬሚካል ማጠራቀሚያ መሳሪያዎች - ባትሪዎች በመጠቀም ነው. ተስፋ ሰጭ ከሆኑ የማጠራቀሚያ ዘዴዎች አንዱ የኤሌክትሪክ ኃይልን በመጠቀም ውሃን ወደ ሃይድሮጅን እና ኦክሲጅን በማጠራቀም እና ሃይድሮጅንን እንደ የአካባቢ ጥበቃ ተስማሚ ነዳጅ መጠቀም ነው, ምክንያቱም የሃይድሮጂን ማቃጠል የውሃ ትነት ብቻ ነው.

የፎቶቮልቲክስ መጠነ-ሰፊ እድገት ከፍተኛ አማካይ አመታዊ የፀሐይ ጨረር ላላቸው የምድር ክልሎች እድገት ትልቅ ተነሳሽነት ይሰጣል። ይህ በዋነኝነት የሚሠራው በረሃማ እና ደረቃማ አካባቢዎች ላይ ነው ፣ ይህም የፀሐይ ኤሌክትሪክ “መምጣት” ሲደርስ ለንቁ እርሻ ተስማሚ አካባቢዎች ይሆናሉ - የምድር ዳቦ ቅርጫት። ይህ ማለት የስፔሻሊስቶች ጥረቶች የፎቶ ኤሌክትሪክ መቀየሪያዎችን ለማዳበር እና በቀጥታ ተዛማጅ ችግሮችን በመፍታት ላይ ብቻ ያተኮሩ መሆን አለባቸው ማለት ነው? በጭራሽ. ሌሎች አቅጣጫዎችን በማፈን ወጪ አንድ አቅጣጫ ማዳበር አይችሉም። በኤሌክትሪክ ሃይል ኢንዱስትሪ ላይም ተመሳሳይ ነው-በአንድ አይነት ሀብት ላይ በመመስረት ሊገነባ አይችልም. እሱ በብዙ ምንጮች ላይ የተመሠረተ መሆን አለበት-ፀሀይ ፣ ንፋስ ፣ ኑክሌር እና በእርግጥ ፣ ባህላዊ ቅሪተ አካላት። ይህ ቀስ በቀስ ወደ ፍፁም ፣ ለአካባቢ ተስማሚ እና ለወደፊቱ አስተማማኝ የኢነርጂ ዘርፍ በመሄድ የእነሱን መስተጋብር ጥሩ መንገዶችን ለማግኘት ያስችላል።

ስነ ጽሑፍ

1. Vasiliev A.M., Landsman ኤ.ፒ. ሴሚኮንዳክተር ፎቶ መቀየሪያዎች. መ: ሶቭ. ሬዲዮ ፣ 1971
2. Alferov Zh.I. የፎቶቮልታይክ የፀሐይ ኃይል / ውስጥ: የሳይንስ የወደፊት. M.: እውቀት, 1978. ፒ. 92-101.
3. ኮልቱን ኤም.ኤም. የፀሐይ ሕዋሳት ኦፕቲክስ እና ሜትሮሎጂ. ኤም: ናኡካ, 1985.
4. አንድሬቭ ቪ.ኤም., ግሪሊኬስ ቪ.ኤ., Rumyantsev V.D. የተከማቸ የፀሐይ ጨረር የፎቶ ኤሌክትሪክ መለወጥ. L.: ናውካ, 1989.
5. ኮልቱን ኤም.ኤም. የፀሐይ ሕዋሳት. ኤም: ናውካ, 1987.
6. ግሪሊኬስ ቪ.ኤ., ኦርሎቭ ፒ.ፒ., ፖፖቭ ኤል.ቢ. የፀሐይ ኃይል እና የጠፈር በረራዎች. ኤም: ናውካ, 1984.

የኢነርጂ ፍጆታ ፈጣን እድገት ወደ ውሱን የቅሪተ አካል ሃይል ሀብቶች ይመራል። በባህላዊ የኃይል ምንጮች አጠቃቀም ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የኃይል ልማት ለመጠበቅ አስቸጋሪ ነው. የሥራዬ ርዕስ "የፀሐይ ኃይል የፎቶቮልቲክ ልወጣዎች" በአሁኑ ጊዜ በጣም ጠቃሚ ነው.

በማጠቃለያው ውስጥ ለብዙ ሺህ አመታት በፍጥነት እያደገ ያለውን የሃይል ፍላጎት ሊያሟላ የሚችለውን የፀሐይ ኃይልን የመቀየር ዘዴዎችን ገለጽኩ። የፀሀይ ጨረሮች የማይጠፋ የሃይል ምንጭ ስለሆነ ኤሌክትሪክ ለመጠቀም እና ለማስተላለፍ በጣም አመቺው የኃይል አይነት ነው።

በእኔ አስተያየት የፎቶቮልታይክ ኢነርጂ መጠነ-ሰፊ ልማት ከፍተኛ አማካይ ዓመታዊ የፀሐይ ጨረር ጋር ለምድር አካባቢዎች እድገት ከፍተኛ እድገትን ይሰጣል ።

ግምገማ

በ "የፀሐይ ኃይል የፎቶቮልታይክ ልወጣዎች" ረቂቅ ውስጥ ሰርጌይ የተመረጠውን ርዕስ ሙሉ በሙሉ አሳይቷል. ይህ ጽሑፍ የፀሐይ ኃይልን መለወጥ ወቅታዊ ጉዳዮችን ይመረምራል-ቀጥታ የሙቀት ማሞቂያ እና የፎቶ ኤሌክትሪክ መለዋወጥ.

በርዕሱ ላይ በማስፋፋት, S. Zagatin በ A.F ስራዎች ላይ የተመሰረተ ነው. ኢዮፌ በስራው ውስጥ ሴሚኮንዳክተር የፎቶቫልታይክ ሴሎችን በሶላር ሃይል መጠቀምን, የፀሐይ ባትሪዎችን አጠቃቀም ታሪክ, እንዲሁም የፎቶ ኤምኤፍ መከሰት ሂደትን ይመረምራል.

የሰርጌይ ሥራ አመክንዮአዊ ታማኝነት አለው ፣ የአብስትራክት ክፍሎች መጠን ወጥነት ያለው ነው። የቁሳቁስ አቀራረብ ሳይንሳዊ እና አስደሳች ነው, በስዕሎች ተመስሏል. በጥናት ላይ ስላለው ጉዳይ የግል ግምገማ አለ.

ለአብስትራክት ሲዘጋጅ፣ በቂ መጠን ያለው ጽሑፍ ጥቅም ላይ ውሏል።

በኤስ ዛጋቲን የተሰራውን ስራ መገምገም የሚቻል ይመስለኛል

ወደ "5"

ተቆጣጣሪ

ምስል.9. የፀሐይ ሕዋስ እንደ የፎቶቮልታይክ ልወጣ ምሳሌ

የፎቶ ኮንዳክቲቭ መቀየሪያዎች

እነዚህ ለዋጮች በተለካው መጠን ላይ ያለውን ለውጥ ወደ ጥቅም ላይ የሚውለውን የመቋቋም ችሎታ ለውጥ ይለውጣሉ (ምሥል 8)። ምንም እንኳን ጥቅም ላይ የሚውሉት ቁሳቁሶች ሴሚኮንዳክተሮች ቢሆኑም የፎቶ ኮንዳክተር ለዋጮች ሁልጊዜ ሴሚኮንዳክተሮች አይደሉም ምክንያቱም በተለያዩ ሴሚኮንዳክተሮች መካከል ሽግግር ስለሌላቸው። እንደዚህ ያሉ መቀየሪያዎች ተገብሮ ይባላሉ, ማለትም. የውጭ ኃይል ያስፈልገዋል. ብዙውን ጊዜ ስማቸው ጥቅም ላይ የዋለውን የመቀየሪያ አይነት ያሳያል ፣ ለምሳሌ የፎቶሰንሲቲቭ ተቃዋሚዎች።

የቁሳቁስ መቋቋም የአብዛኛዎቹ የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች ጥግግት ተግባር ነው ፣ እና መጠኑ እየጨመረ በሚሄድ የጨረር መጠን ስለሚጨምር ፣ conductivity ይጨምራል። conductivity ወደ የመቋቋም ጋር በተገላቢጦሽ ተመጣጣኝ ስለሆነ, የመቋቋም irradiation ኃይለኛ ተገላቢጦሽ ተግባር ነው ብሎ መደምደም ይቻላል. ሙሉ irradiation ስር የመቋቋም ዋጋ በአጠቃላይ 100-200 Ohms ነው, እና ሙሉ ጨለማ ውስጥ ይህ ተቃውሞ megaohms ጋር እኩል ነው. በብርሃን-ጥገኛ ተቃዋሚዎች ንድፍ ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉት ቁሳቁሶች ካድሚየም ሰልፋይድ ወይም ካድሚየም ሴሊናይድ ናቸው።

የፀሐይ ሕዋሳት

የፀሐይ ህዋሶች የኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል የሚቀይሩ የፎቶቮልታይክ መለወጫዎች ናቸው, ማለትም. በሚለካው የጨረር እሴት ላይ ያለው ለውጥ በውጤቱ ቮልቴጅ ላይ ወደ ለውጥ (ምስል 9) ይለወጣል.

የመቀየሪያው ንድፍ በሁለት ተቆጣጣሪ ኤሌክትሮዶች መካከል የተቀመጠው የፎቶሰንሲቭ ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው ንብርብር ያካትታል. ከኤሌክትሮዶች ውስጥ አንዱ ጨረሩ የሚያልፍበት እና የፎቶ ሴንሲቲቭ ቁሳቁሶችን በሚመታበት ግልጽ በሆነ ቁሳቁስ የተሰራ ነው። ሙሉ በሙሉ ሲበራ አንድ ኤለመንት በ 0.5 ቮልት ገደማ ኤሌክትሮዶች መካከል የውጤት ቮልቴጅ ይፈጥራል.

እንደ ደንቡ ሴሚኮንዳክተር ቫልቭ ፎቶሴሎች (የማገጃ ሽፋን ያላቸው የፎቶ ሴሎች) እንደ የፎቶ ኤሌክትሪክ ሽፋን (ምስል 9) ጥቅም ላይ ይውላሉ. ተመልከት፡ የቫልቭ ፎቶሴሎች ንድፎች

እንደ ኤሌክትሪክ ኃይል ምንጭ ሆኖ የሚያገለግለው የፎቶኮል በጣም አስፈላጊ ከሆኑት መለኪያዎች አንዱ የውጤታማነት ሁኔታ (ውጤታማነት) ነው። የፀሃይ ሴል ቅልጥፍና ከፎቶሴል ወደ ብርሃን ጨረር በፎቶሴል ላይ ካለው የብርሃን ጨረር ኃይል ሊገኝ የሚችለው ከፍተኛው የኤሌክትሪክ ፍሰት ሬሾ ነው. የበለጠ ቅልጥፍና, የአሁኑን ተሸካሚዎች በማመንጨት ውስጥ የሚሳተፍ የብርሃን ስፔክትረም ክፍል ይበልጣል. የፀሐይ ህዋሶችን ውጤታማነት ለመጨመር ከሚረዱት መንገዶች አንዱ በጣም ሰፊ የሆነ የእይታ ባህሪያት ያላቸው የፎቶሴሎችን መፍጠር ነው. ከሲሊኮን የተሠሩ የፎቶሴሎች እስከ 12% የሚደርስ ቅልጥፍና አላቸው. በጋሊየም አርሴንዲድ ውህዶች ላይ የተመሰረቱ የፎቶ ሴሎች እስከ 20% የሚደርስ ቅልጥፍና አላቸው።

አብዛኞቹ ታዳሽ የኃይል ዓይነቶች - የውሃ ኃይል ፣ ሜካኒካል እና የሙቀት ኃይል ከዓለም ውቅያኖሶች ፣ ንፋስ እና የጂኦተርማል ኃይል - እምቅ ውስንነት ወይም በሰፊው ጥቅም ላይ በሚውሉ ጉልህ ችግሮች ተለይተው ይታወቃሉ። የአብዛኞቹ ታዳሽ የኃይል ምንጮች አጠቃላይ አቅም የኃይል ፍጆታን ከአሁኑ ደረጃዎች በከፍተኛ መጠን ይጨምራል። ግን ሌላ የኃይል ምንጭ አለ - ፀሐይ. ፀሀይ ፣ የ 2 ኛ ክፍል ስፔክትራል ኮከብ ፣ ቢጫ ድንክ ፣ በሁሉም ዋና መለኪያዎች ውስጥ በጣም አማካኝ ኮከብ ነው-ጅምላ ፣ ራዲየስ ፣ የሙቀት መጠን እና ፍጹም መጠን። ግን ይህ ኮከብ አንድ ልዩ ባህሪ አለው - እሱ “የእኛ ኮከቦች” ነው ፣ እና የሰው ልጅ ሙሉ ሕልውናውን ለዚህ አማካኝ ኮከብ ባለውለታ ነው። ኮከባችን ለምድር 10 17 ዋ ኃይል ይሰጣታል - ይህ የ 12.7 ሺህ ኪሎ ሜትር ዲያሜትር ያለው "የፀሃይ ጥንቸል" ኃይል ነው, ይህም በፕላኔታችን ላይ ያለውን የፀሐይ ብርሃን ያለማቋረጥ ያበራል. በደቡባዊ ኬክሮስ ውስጥ በባህር ደረጃ ላይ ያለው የፀሐይ ብርሃን መጠን, ፀሐይ በዜሮ ደረጃ ላይ ስትሆን, 1 kW / m2 ነው. የፀሐይ ኃይልን ለመለወጥ በጣም ቀልጣፋ ዘዴዎችን በማዘጋጀት, ፀሐይ በፍጥነት እያደገ ላለው የኃይል ፍላጎት ለብዙ መቶ ዓመታት ያቀርባል.

የፀሐይ ኃይልን መጠነ ሰፊ አጠቃቀም የሚቃወሙት ክርክሮች በዋነኝነት ወደሚከተለው ክርክሮች ይወርዳሉ።

1. የፀሐይ ጨረሮች ልዩ ኃይል ትንሽ ነው, እና የፀሐይ ኃይልን በከፍተኛ መጠን መለወጥ በጣም ትልቅ ቦታዎችን ይፈልጋል.

2. የፀሐይ ኃይልን መለወጥ በጣም ውድ እና ከእውነታው የራቀ የቁሳቁስ እና የጉልበት ወጪዎችን ይጠይቃል።

በአለም አቀፍ የኢነርጂ በጀት ውስጥ ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ኃይልን ለማምረት በተለዋዋጭ ስርዓቶች የተሸፈነው የምድር ስፋት ምን ያህል ይሆናል? በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው, ይህ አካባቢ ጥቅም ላይ በሚውሉት የመቀየሪያ ስርዓቶች ቅልጥፍና ላይ የተመሰረተ ነው. ሴሚኮንዳክተር ፎቶሴሎችን በመጠቀም የፀሐይ ኃይልን በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል የሚቀይሩትን የፎቶቮልታይክ መለወጫዎችን ውጤታማነት ለመገምገም በአንድ የተወሰነ አካል የሚመነጨው የኤሌክትሪክ ኃይል ጥምርታ ተብሎ የተገለጸውን የፎቶሴል አፈፃፀም (ውጤታማነት) ፅንሰ-ሀሳብ እናስተዋውቃለን። በፎቶሴል ወለል ላይ የፀሐይ ጨረር ክስተት ኃይል። ስለዚህ ከ 10% ጋር እኩል የሆነ የፀሐይ ኃይል መቀየሪያዎች (የተለመደው የውጤታማነት ዋጋዎች ለሲሊኮን ፎቶሴሎች ፣ በመሬት ላይ የተመሠረተ የኃይል ፍላጎትን ለማግኘት በተከታታይ የኢንዱስትሪ ምርት ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ) ፣ 10 12 ዋ ኤሌክትሪክ ለማምረት አስፈላጊ ይሆናል ። የ 4 * 10 10 m 2 ስፋት ከ 200 ኪ.ሜ ጎን ጋር ከካሬው ጋር እኩል የሆነ የፎቶ መቀየሪያዎችን ይሸፍኑ. በዚህ ሁኔታ, የፀሐይ ጨረር መጠን ወደ 250 W / m 2 ይወሰዳል, ይህም ለደቡብ ኬንትሮስ አመታዊ አማካይ እሴት ጋር ይዛመዳል. ያም ማለት የፀሐይ ጨረር "ዝቅተኛ ጥንካሬ" ለትልቅ የፀሐይ ኃይል እድገት እንቅፋት አይደለም.

ከላይ የተገለጹት ሃሳቦች ትክክለኛ አሳማኝ መከራከሪያ ናቸው፡ ነገ ይህንን ሃይል ለመጠቀም የፀሐይ ሃይልን የመቀየር ችግር ዛሬ መፈታት አለበት። አንድ ውጤታማ ሬአክተር (ፀሐይ) በተፈጥሮ በራሱ ሲፈጠር እና ለብዙ ሚሊዮን ዓመታት አስተማማኝ እና ደህንነቱ የተጠበቀ ክወና የሚሆን ሀብት ይሰጣል ጊዜ ቁጥጥር thermonuclear ፊውዥን ያለውን የኃይል ችግሮች ለመፍታት ማዕቀፍ ውስጥ ቢያንስ በቀልድ ይህን ችግር ከግምት ይችላል, እና የእኛ. ተግባር መሬት ላይ የተመሰረተ የመቀየሪያ ማከፋፈያ ማልማት ብቻ ነው። በቅርብ ጊዜ በዓለም ላይ በፀሃይ ሃይል መስክ ሰፊ ምርምር ተካሂዷል, ይህም በቅርብ ጊዜ ውስጥ ይህ የኃይል ማመንጨት ዘዴ በኢኮኖሚያዊ ሁኔታ ሊረጋገጥ እና ሰፊ አተገባበርን ሊያገኝ ይችላል.

ሩሲያ በተፈጥሮ ሀብቶች የበለፀገች ናት. ከፍተኛ የቅሪተ አካል ነዳጆች - ከሰል ፣ ዘይት ፣ ጋዝ። ይሁን እንጂ የፀሐይ ኃይል አጠቃቀም ለአገራችን ትልቅ ጠቀሜታ አለው. ምንም እንኳን የሩሲያ ግዛት ወሳኝ ክፍል በከፍተኛ ኬክሮስ ላይ የሚገኝ ቢሆንም ፣ አንዳንድ በጣም ትልቅ የደቡብ የአገራችን ክልሎች የፀሐይ ኃይልን በስፋት ለመጠቀም በጣም ተስማሚ የአየር ንብረት አላቸው።

የፀሐይ ኃይል አጠቃቀም በከፍተኛ ደረጃ የፀሐይ ኃይል ተለይቶ የሚታወቀው የምድር ወገብ ቀበቶ አገሮች እና ወደዚህ ቀበቶ ቅርብ በሆኑ አካባቢዎች ላይ የበለጠ ተስፋ አለው። 1850 kW o ሰዓት / ሜ 2 - በመሆኑም, የመካከለኛው እስያ ክልሎች በርካታ ውስጥ, በዓመት 3000 ሰዓታት ቀጥተኛ የፀሐይ irradiation የሚቆይበት ጊዜ, እና አግድም ወለል ላይ የፀሐይ ኃይል ዓመታዊ መምጣት 1500.

በፀሐይ ኃይል ልወጣ መስክ ውስጥ ዋና የሥራ አቅጣጫዎች በአሁኑ ጊዜ-

- ቀጥተኛ የሙቀት ማሞቂያ (የሙቀት ኃይል መቀበል) እና ቴርሞዳይናሚክስ መቀየር (የኤሌክትሪክ ኃይልን ከመካከለኛ የፀሐይ ኃይል ወደ ሙቀት መለወጥ);

- የፀሐይ ኃይልን የፎቶ ኤሌክትሪክ መለወጥ.

ቀጥተኛ የሙቀት ማሞቂያ የፀሐይ ኃይልን ለመለወጥ በጣም ቀላሉ ዘዴ ሲሆን በሩሲያ ደቡባዊ ክልሎች እና በኢኳቶሪያል አገሮች ውስጥ በፀሐይ ማሞቂያ ተከላዎች, በሙቅ ውሃ አቅርቦት, በህንፃ ማቀዝቀዣ, በውሃ መጨፍጨፍ, ወዘተ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል. የፀሐይ ሙቀት-ጥቅም ተከላዎች መሠረት ጠፍጣፋ የፀሐይ ሰብሳቢዎች - የፀሐይ ጨረር አምጪዎች ናቸው. ውሃ ወይም ሌላ ፈሳሽ, ከመምጠጥ ጋር በመገናኘት, በማሞቅ እና በፓምፕ ወይም በተፈጥሮ ዑደት በመጠቀም ከእሱ ይወገዳል. የሚሞቀው ፈሳሽ ወደ ማከማቻ ውስጥ ይገባል, እንደ አስፈላጊነቱ ከተበላበት. ይህ መሳሪያ የቤት ውስጥ ሙቅ ውሃ አቅርቦት ስርዓቶችን ያስታውሳል.

ኤሌክትሪክ ለመጠቀም እና ለማስተላለፍ በጣም ምቹ የኃይል አይነት ነው። ስለዚህ የተመራማሪዎች ፍላጎት የፀሐይ ኃይልን በመካከለኛ ደረጃ ወደ ኤሌክትሪክ በመለወጥ በመጠቀም የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎችን የመፍጠር እና የመፍጠር ፍላጎት መረዳት ይቻላል.

በአሁኑ ጊዜ በዓለም ላይ በጣም የተለመዱ የፀሐይ ሙቀት ማመንጫዎች ሁለት ዓይነት ናቸው: 1) ማማ ዓይነት በአንድ የፀሐይ መቀበያ ላይ የፀሐይ ኃይል በማጎሪያ, በርካታ ጠፍጣፋ መስተዋቶች በመጠቀም ተሸክመው ነው; 2) የሙቀት መቀበያዎች እና አነስተኛ ኃይል መቀየሪያዎች ባሉበት ትኩረት ላይ የፓራቦሎይድ እና ፓራቦሊክ ሲሊንደሮች የተበታተኑ ስርዓቶች።

2. የሶላር ኢነርጂ ልማት

በ 70 ዎቹ መጨረሻ እና በ 80 ዎቹ መጀመሪያ ላይ ከ 0.5 እስከ 10 ሜጋ ዋት የኃይል መጠን ያላቸው ሰባት አብራሪዎች የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች (SPPs) ተብለው የሚጠሩት የማማው ዓይነት በተለያዩ የዓለም አገሮች ተገንብተዋል. 10MW (Solar One) አቅም ያለው ትልቁ የፀሐይ ኃይል ማመንጫ በካሊፎርኒያ ተገንብቷል። እነዚህ ሁሉ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች የተገነቡት በተመሳሳይ መርህ ላይ ነው፡- በመሬት ደረጃ ላይ የተቀመጠው የሄሊዮስታት መስተዋቶች የፀሐይን ጨረሮች ከፍ ባለ ግንብ ላይ በተሰቀለ ተቀባይ ላይ የሚያንፀባርቅ ነው። ተቀባዩ በመሠረቱ, በአማካይ መለኪያዎች የውሃ እንፋሎት የሚፈጠርበት የፀሐይ ቦይለር ነው, ከዚያም ወደ መደበኛ የእንፋሎት ተርባይን ይላካል.

በዚህ ጊዜ ከእነዚህ SPP ውስጥ አንዳቸውም ሥራ ላይ አይደሉም, ምክንያቱም ለእነሱ የታቀዱ የምርምር መርሃ ግብሮች ስለተጠናቀቁ እና እንደ የንግድ ኃይል ማመንጫዎች ሥራቸው ትርፋማ ሆኖ ተገኝቷል. እ.ኤ.አ. በ 1992 በደቡባዊ ካሊፎርኒያ የሚገኘው ኤዲሰን ኩባንያ ከዩኤስ ኢነርጂ ዲፓርትመንት ጋር በመሆን የሶላር ሁለት ማማ የፀሐይ ኃይል ማመንጫ ፕሮጀክትን በሶላር አንድ እንደገና በመገንባት የኃይል እና የኢንዱስትሪ ኩባንያዎች ጥምረት አቋቋመ። በፕሮጀክቱ መሠረት የሶላር ሁለት ኃይል 10 ሜጋ ዋት መሆን አለበት, ማለትም እንደ ቀድሞው ይቆዩ. የታቀደው የመልሶ ግንባታው ዋና ሀሳብ አሁን ያለውን ተቀባይ በቀጥታ የውሃ ትነት በማመንጨት በመካከለኛው ማቀዝቀዣ (ናይትሬት ጨዎችን) መቀበያ መተካት ነው። የፀሃይ ሃይል ማመንጫ ዲዛይኑ ከፍተኛ ሙቀት ባለው ዘይት በሶላር አንድ ከሚጠቀመው የጠጠር ባትሪ ይልቅ የናይትሬት ማከማቻ ታንክን ያካትታል። በድጋሚ የተገነባው የፀሐይ ኃይል ማመንጫ በ1996 ዓ.ም. ገንቢዎቹ እንደ ተምሳሌት አድርገው ይቆጥሩታል, ይህም በሚቀጥለው ደረጃ 100 ሜጋ ዋት አቅም ያለው የፀሐይ ኃይል ማመንጫ ለመፍጠር ያስችላል. በዚህ ልኬት ላይ የዚህ ዓይነቱ የፀሐይ ኃይል ማመንጫ ከቅሪተ አካል ነዳጆች ጋር ከሙቀት ኃይል ማመንጫዎች ጋር ተወዳዳሪ እንደሚሆን ይገመታል.

ሁለተኛው ፕሮጀክት PHOEBUS ታወር የፀሐይ ኃይል ማመንጫ በጀርመን ጥምረት እየተተገበረ ነው። ፕሮጀክቱ የማሳያ ዲቃላ (ሶላር-ነዳጅ) የፀሐይ ኃይል ማመንጫ 30 ሜጋ ዋት አቅም ያለው የከባቢ አየር አየር የሚሞቅበት የቮልሜትሪክ መቀበያ, ከዚያም ወደ የእንፋሎት ቦይለር ይላካል, የውሃ እንፋሎት በሚፈጠርበት ቦታ ላይ ያካትታል. በ Rankine ዑደት ውስጥ የሚሰራ. ከተቀባዩ ወደ ቦይለር በሚወስደው የአየር መንገድ ላይ አንድ ማቃጠያ የተፈጥሮ ጋዝ ያቃጥላል ተብሎ ይታሰባል ፣ መጠኑም በቀን ብርሃን ውስጥ የተወሰነውን ኃይል ጠብቆ ለማቆየት ቁጥጥር የሚደረግበት ነው። ስሌቶች እንደሚያሳዩት ለምሳሌ ለዓመታዊ የፀሐይ ጨረር 6.5 GJ/m2 (ለደቡባዊ የዩክሬን ክልሎች የተለመደ ዓይነት) ይህ የፀሐይ ኃይል ማመንጫ በጠቅላላው ሄሊዮስታት ወለል 160 ሺህ ሜ 2, 290.2 GW ይቀበላል. * ሰ / አመት የፀሐይ ኃይል, እና ከነዳጅ ጋር የሚቀርበው የኃይል መጠን 176.0 GWh / አመት ይሆናል. በተመሳሳይ የፀሐይ ኃይል ማመንጫው በዓመት 87.9 ጂ ዋት ኤሌክትሪክ ያመነጫል ይህም በአማካይ 18.8% አመታዊ ምርታማነት ነው. እንደነዚህ ባሉት አመላካቾች በፀሐይ ኃይል ማመንጫ ላይ የሚመነጨው የኤሌክትሪክ ዋጋ የነዳጅ ነዳጆችን በመጠቀም በሙቀት ኃይል ማመንጫዎች ደረጃ ይጠበቃል.

ከ 80 ዎቹ አጋማሽ ጀምሮ በደቡባዊ ካሊፎርኒያ ውስጥ የ LUZ ኩባንያ ከመጀመሪያው የፀሐይ ኃይል ማመንጫ ወደ 13.8 ወደ 80 MW ከፍ ያለ የዩኒት አቅም ያላቸው ዘጠኝ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎችን በፓራቦሊክ ሲሊንደሪክ ማጎሪያ (ፒሲሲ) ፈጥሯል እና ወደ ንግድ ሥራ ገብቷል ። . የእነዚህ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች አጠቃላይ አቅም 350 ሜጋ ዋት ደርሷል። በእነዚህ SES ውስጥ፣ ከመጀመሪያዎቹ SES ወደ ቀጣዮቹ በሚሸጋገሩበት ጊዜ የጨመሩት ቀዳዳ ያላቸው ፒሲሲዎች ጥቅም ላይ ውለዋል። ፀሀይን በአንድ ዘንግ ላይ በመከታተል ፣ማጎሪያዎቹ የፀሐይ ጨረሮችን በተለቀቁ ቱቦዎች ውስጥ በተዘጉ የ tubular receivers ላይ ያተኩራሉ። ከፍተኛ ሙቀት ያለው ቀዝቃዛ ፈሳሽ በመቀበያው ውስጥ ይፈስሳል, ይህም እስከ 380 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ድረስ ይሞቃል ከዚያም የውሃ ትነት ሙቀትን ወደ የእንፋሎት ማመንጫው ያስተላልፋል. የእነዚህ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች ንድፍ በተጨማሪ ተጨማሪ ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ኃይል ለማምረት በእንፋሎት ማመንጫ ውስጥ የተወሰነ መጠን ያለው የተፈጥሮ ጋዝ እንዲቃጠሉ ያደርጋል, እንዲሁም የተቀነሰውን ኢንሶልሽን ለማካካስ.

እነዚህ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች የተፈጠሩት እና የሚሰሩት በዩናይትድ ስቴትስ ውስጥ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች እንኳን ሳይቀሩ እንዲሠሩ የሚፈቅድ ሕግ በነበረበት ወቅት ነው። በ 80 ዎቹ መገባደጃ ላይ የእነዚህ ህጎች ማብቃቱ የ LUZ ኩባንያ ኪሳራ እንደደረሰበት እና የዚህ አይነት አዲስ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች ግንባታ ቆመ።

ከተገነቡት ዘጠኙ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች (ከ 3 እስከ 7) አምስቱን የሚያንቀሳቅሰው ኬጄሲ (Kramer Junction Company) የእነዚህን የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች ውጤታማነት የማሳደግ፣ የሥራቸውን ወጪ በመቀነስ ኢኮኖሚያዊ ማራኪ እንዲሆኑ ለማድረግ ራሱን ችሎ ነበር። በአዲሶቹ ሁኔታዎች. ይህ ፕሮግራም በአሁኑ ጊዜ በተሳካ ሁኔታ በመተግበር ላይ ነው።

ስዊዘርላንድ በፀሃይ ሃይል አጠቃቀም ረገድ ግንባር ቀደም ሆናለች። እ.ኤ.አ. በ 1997 የተገኘው መረጃ እንደሚያመለክተው ከ 1 እስከ 1,000 ኪ.ወ አቅም ባለው የፎቶ ኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫዎች ላይ የተመሰረቱ ወደ 2,600 የሚጠጉ የፀሐይ ጭነቶች እዚህ ተገንብተዋል ። "ሶላር-91" የተሰኘው እና "ለሃይል-ነጻ ስዊዘርላንድ" በሚል መሪ ቃል የተካሄደው መርሃ ግብር ዛሬ ከ 70% በላይ ኃይሏን የምታስገባትን ሀገር የአካባቢ ችግሮችን እና የኢነርጂ ነፃነትን ለመፍታት ከፍተኛ አስተዋፅኦ አለው. ከ2-3 ኪሎ ዋት አቅም ያለው የፀሐይ ኃይል ማመንጫ ብዙውን ጊዜ በህንፃዎች ጣሪያ እና ፊት ላይ ይጫናል. ይህ ተከላ በአመት በአማካይ 2,000 ኪሎ ዋት የኤሌክትሪክ ኃይል ያመነጫል, ይህም ለአማካይ የስዊስ ቤት ለቤት ውስጥ ፍላጎቶች በቂ ነው. ትላልቅ ኩባንያዎች በማምረቻ ህንፃዎች ጣሪያ ላይ እስከ 300 ኪ.ቮ አቅም ያለው የፀሐይ ኃይል ተከላዎችን ይጭናሉ. እንዲህ ዓይነቱ ጣቢያ የድርጅቱን የኤሌክትሪክ ፍላጎት ከ50-60% ይሸፍናል.

የኤሌክትሪክ መስመሮችን መዘርጋት በማይጠቅምበት በአልፓይን ደጋማ አካባቢዎች ከፍተኛ ኃይል ያላቸው የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች እየተገነቡ ነው. የአሠራር ልምድ እንደሚያሳየው ፀሐይ ቀድሞውኑ በአገሪቱ ውስጥ ያሉትን ሁሉንም የመኖሪያ ሕንፃዎች ፍላጎቶች ማሟላት ይችላል. በቤቱ ጣሪያ እና ግድግዳ ላይ ፣ በአውራ ጎዳናዎች የድምፅ ማገጃዎች ፣ በትራንስፖርት እና በኢንዱስትሪ አወቃቀሮች ላይ የሚገኙት የፀሐይ ግኝቶች ለምደባ ቦታቸው ውድ የሆነ የግብርና ግዛት አያስፈልጋቸውም። በግሪምሰል መንደር አቅራቢያ ራሱን የቻለ የፀሀይ ተከላ የመንገዶች ዋሻ ሌት ተቀን ለመብራት ኤሌክትሪክ ይሰጣል። በሹር ከተማ አቅራቢያ በ 700 ሜትር ርቀት ላይ ባለው የድምፅ መከላከያ ክፍል ላይ የተጫኑ የፀሐይ ፓነሎች 100 ኪሎ ዋት የኤሌክትሪክ ኃይል ይሰጣሉ.

የፀሐይ ኃይልን የመጠቀም ዘመናዊ ጽንሰ-ሐሳብ በአሪስዶርፍ ውስጥ የዊንዶው የመስታወት ፋብሪካ ሕንፃዎች በሚገነቡበት ጊዜ ሙሉ በሙሉ የተገለፀው የፀሐይ ፓነሎች በጠቅላላው 50 ኪሎ ዋት ኃይል ያላቸው የፀሐይ ፓነሎች እንደ ወለል እና የፊት ገጽታ በንድፍ ጊዜ ተጨማሪ ሚና ተሰጥቷቸዋል. በጠንካራ ማሞቂያ የፀሐይ ኃይል መቀየሪያዎች ቅልጥፍና ይቀንሳል, ስለዚህ የአየር ማናፈሻ ቱቦዎች አየርን ለማውጣት በፓነሎች ስር ተዘርግተዋል. በአስተዳደር ህንጻ ደቡባዊ እና ምዕራባዊ የፊት ለፊት ገፅታዎች ላይ በፀሐይ ላይ የሚያብረቀርቁ ጥቁር ሰማያዊ የፎቶ መነፅሮች ለአውታረ መረቡ ኤሌክትሪክን በማቅረብ እንደ ጌጣጌጥ ሽፋን ይሠራሉ.

በማደግ ላይ ባሉ አገሮች ውስጥ በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ አነስተኛ መጫዎቻዎች ለግለሰብ ቤቶች ኤሌክትሪክ ለማቅረብ ያገለግላሉ, ራቅ ባሉ መንደሮች ውስጥ የባህል ማዕከላትን ለማስታጠቅ, ለፒኤምቲዎች ምስጋና ይግባቸውና ቴሌቪዥኖችን መጠቀም ይችላሉ, ወዘተ. በዚህ ሁኔታ የኤሌክትሪክ ወጪ አይደለም የሚመጣው. ወደ ፊት, ግን ማህበራዊ ተፅእኖ. በእነዚህ አገሮች ውስጥ የፎቶቮልቲክስ ማስተዋወቅ ፕሮግራሞች በዓለም አቀፍ ድርጅቶች በንቃት ይደገፋሉ ፣ የዓለም ባንክ በእሱ በቀረበው “የፀሐይ ተነሳሽነት” በገንዘብ ፋይናንስ ውስጥ ይሳተፋል ። ለምሳሌ በኬንያ ባለፉት 5 ዓመታት ውስጥ 20,000 የገጠር ቤቶች በፎቶቮልቲክ እርዳታ የኤሌክትሪክ ኃይል ተሰጥቷቸዋል. በ 1986 - 1992 በህንድ ውስጥ የፎቶ ማባዣዎችን የማስተዋወቅ ትልቅ ፕሮግራም በመተግበር ላይ ይገኛል ። Rs 690 ሚሊዮን ፒኤምቲዎችን በገጠር ለመትከል ወጪ ተደርጓል።

በኢንዱስትሪ በበለጸጉ አገሮች የፎቶmultipliers ንቁ ትግበራ በበርካታ ምክንያቶች ተብራርቷል. በመጀመሪያ፣ ፒኤምቲዎች በአካባቢ ላይ የሚደርሱትን ጎጂ ተጽዕኖዎች የሚቀንሱ እንደ አካባቢ ተስማሚ ምንጮች ተደርገው ይወሰዳሉ። በሁለተኛ ደረጃ, በግል ቤቶች ውስጥ የፒኤምቲዎችን አጠቃቀም የኃይል ራስን በራስ የማስተዳደርን ይጨምራል እና በማዕከላዊው የኃይል አቅርቦት ውስጥ መቋረጥ በሚፈጠርበት ጊዜ ባለቤቱን ይከላከላል.

3. የፀሐይ ኃይልን የፎቶቮልቲክ ለውጥ

በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖን አሠራር ለመረዳት ጠቃሚ አስተዋፅኦ የተደረገው በሩሲያ የሳይንስ አካዳሚ የፊዚኮ-ቴክኒካል ተቋም (PTI) መስራች, አካዳሚክ ኤ.ኤፍ. ኢዮፌ በሠላሳዎቹ ዓመታት ውስጥ ሴሚኮንዳክተር ፎቶሴሎችን በሶላር ሃይል የመጠቀም ህልም ነበረው። ኮሎሚትስ እና ዩ.ፒ. ማስላኮቬትስ በፊዚኮቴክኒካል ኢንስቲትዩት ውስጥ ሰልፈር-ታሊየም የፀሐይ ህዋሶችን ፈጠረ።

የሶላር ፓነሎችን ለኃይል ዓላማዎች በስፋት ጥቅም ላይ ማዋል የጀመረው እ.ኤ.አ. በ 1958 ሰው ሰራሽ የምድር ሳተላይቶች - የሶቪየት ስፑትኒክ-3 እና የአሜሪካው አቫንጋርድ -1። ከዚያን ጊዜ ጀምሮ ከ 35 ዓመታት በላይ ሴሚኮንዳክተር የፀሐይ ባትሪዎች ለጠፈር መንኮራኩሮች እና እንደ Salyut እና Mir ላሉ ትላልቅ የምሕዋር ጣቢያዎች ዋና እና ብቸኛው የኃይል አቅርቦት ምንጭ ናቸው ። ለቦታ አፕሊኬሽኖች በፀሃይ ባትሪዎች መስክ ውስጥ በሳይንቲስቶች የተጠራቀመው ሰፊ የመሬት ስራ በመሬት ላይ የተመሰረተ የፎቶቮልታይክ ኢነርጂ ላይ ስራ ለመስራት አስችሏል.

የፎቶሴሎች መሠረት በተለያዩ የመተላለፊያ ዘዴዎች በሁለት ሴሚኮንዳክተሮች መገናኛ ላይ የሚታየው p-n መገናኛ ያለው ሴሚኮንዳክተር መዋቅር ነው. ይህ የቃላት አነጋገር መነሻው አወንታዊ (አዎንታዊ) እና አሉታዊ (አሉታዊ) ከሚሉት የእንግሊዝኛ ቃላት መሆኑን ልብ ይበሉ። በሴሚኮንዳክተር ውስጥ የገቡትን ቆሻሻዎች በመለወጥ የተለያዩ አይነት ኮንዳክሽን ዓይነቶች ይገኛሉ። ለምሳሌ, የቡድን III አተሞች ወቅታዊ ሰንጠረዥ D.I. Mendeleev, ሲሊከን ያለውን ክሪስታል ጥልፍልፍ ውስጥ አስተዋወቀ, የኋለኛውን ቀዳዳ (አዎንታዊ) conductivity, እና ቡድን V ከቆሻሻው ይሰጣል - ኤሌክትሮኒክ (አሉታዊ). የ p ወይም n ሴሚኮንዳክተሮች ግንኙነት በመካከላቸው የግንኙነት ኤሌክትሪክ መስክ እንዲፈጠር ያደርገዋል, ይህም በፀሃይ ፎቶሴል አሠራር ውስጥ በጣም ጠቃሚ ሚና ይጫወታል. የግንኙነት እምቅ ልዩነት መከሰት ምክንያቱን እናብራራ. ፒ- እና n-አይነት ሴሚኮንዳክተሮች በአንድ ነጠላ ክሪስታል ውስጥ ሲዋሃዱ የኤሌክትሮኖች ስርጭት ፍሰት ከኤን-አይነት ሴሚኮንዳክተር ወደ ፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር እና በተቃራኒው ከፒ - እስከ n-ሴሚኮንዳክተር ያሉ ቀዳዳዎች ይፈስሳሉ። በዚህ ሂደት ምክንያት ከ p-n መስቀለኛ መንገድ አጠገብ ያለው የፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ክፍል አሉታዊ በሆነ መልኩ እንዲከፍል ይደረጋል. ስለዚህ, በ p-n መስቀለኛ መንገድ አቅራቢያ ባለ ሁለት የተሞላ ንብርብር ይፈጠራል, ይህም ኤሌክትሮኖችን እና ቀዳዳዎችን የማሰራጨት ሂደትን ይቃወማል. በእርግጥ ስርጭት የኤሌክትሮኖች ፍሰትን ከ n-ክልል ወደ ፒ-ክልል የመፍጠር አዝማሚያ አለው, እና የተሞላው ንብርብር መስክ, በተቃራኒው ኤሌክትሮኖችን ወደ n-ክልል ይመልሳል. በተመሳሳይም በ pn መስቀለኛ መንገድ ውስጥ ያለው መስክ ከ p- ወደ n-ክልል ቀዳዳዎች ስርጭትን ይቃወማል. በተቃራኒ አቅጣጫዎች በሚሠሩ ሁለት ሂደቶች ምክንያት (በኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ የአሁኑን ተሸካሚዎች ስርጭት እና እንቅስቃሴ) ቋሚ ፣ ሚዛናዊ ሁኔታ ይመሰረታል-የተሞላ ንብርብር በድንበሩ ላይ ይታያል ፣ ኤሌክትሮኖች ከ n-ሴሚኮንዳክተር እና እንዳይገቡ ይከላከላል ። ከፒ-ሴሚኮንዳክተር ቀዳዳዎች. በሌላ አነጋገር በ p-n መስቀለኛ መንገድ ክልል ውስጥ የኃይል (እምቅ) ማገጃ ይነሳል, የትኞቹ ኤሌክትሮኖች ከ n-ሴሚኮንዳክተር እና ከፒ-ሴሚኮንዳክተር ቀዳዳዎች የተወሰነ ኃይል ማውጣት አለባቸው. በ rectifiers, ትራንዚስተሮች እና ሌሎች ሴሚኮንዳክተር መሣሪያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ያለውን pn መገናኛ, ያለውን የኤሌክትሪክ ባህርያት ለመግለጽ ማቆም ያለ, ፎቶcells ውስጥ pn መጋጠሚያ ያለውን አሠራር እንመልከት.

ብርሃን በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ሲገባ ኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶች ይደሰታሉ. ተመሳሳይ በሆነ ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ፎቶኤክሳይቴሽን የኤሌክትሮኖች እና ጉድጓዶችን በጠፈር ሳይለያዩ ሃይል ብቻ ይጨምራል ማለትም ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች በ "ኢነርጂ ቦታ" ውስጥ ተለያይተዋል ነገርግን በጂኦሜትሪክ ክፍተት ውስጥ ተቀራርበው ይቆያሉ። የአሁኑን ተሸካሚዎች መለያየት እና የፎቶ ኤሌክትሮሞቲቭ ኃይል (ፎቶ ኤምኤፍ) ገጽታ ተጨማሪ ኃይል መኖር አለበት። በጣም ውጤታማው ተመጣጣኝ ያልሆኑ ተሸካሚዎችን መለየት በ pn መስቀለኛ መንገድ ክልል ውስጥ በትክክል ይከሰታል. በ p-n መስቀለኛ መንገድ አቅራቢያ የሚፈጠሩት "አናሳ" ተሸካሚዎች (በኤን-ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያሉ ቀዳዳዎች እና ኤሌክትሮኖች በ p-semiconductor ውስጥ) ወደ p-n መስቀለኛ መንገድ ይሰራጫሉ, በ p-n መስቀለኛ መንገድ ይወሰዳሉ እና ወደ ሴሚኮንዳክተር ይጣላሉ, በውስጡም ይሆናሉ. አብዛኞቹ ተሸካሚዎች፡ ኤሌክትሮኖች በ n ዓይነት ሴሚኮንዳክተር እና በፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያሉ ቀዳዳዎች ይተረጎማሉ። በውጤቱም, የ p-type ሴሚኮንዳክተር ከመጠን በላይ አዎንታዊ ክፍያ ይቀበላል, እና n-type ሴሚኮንዳክተር አሉታዊ ክፍያ ይቀበላል. በፎቶ ሴል ውስጥ በ n- እና p-ክልሎች መካከል ሊኖር የሚችል ልዩነት—photoEMF - ይከሰታል። የፎቶኢኤምኤፍ ፖሊነት ከ p-n መስቀለኛ መንገድ “ወደ ፊት” አድልዎ ጋር ይዛመዳል ፣ ይህም የመከላከያ ቁመትን ዝቅ የሚያደርግ እና ከ p-ክልል ወደ n-ክልል እና ኤሌክትሮኖች ከ n-ክልል ወደ p-ክልል ቀዳዳዎችን ያበረታታል . በነዚህ ሁለት ተቃራኒ ስልቶች ድርጊት ምክንያት-የአሁኑን ተሸካሚዎች በብርሃን ተፅእኖ ውስጥ መከማቸት እና መውጣታቸው ምክንያት ሊፈጠር የሚችለውን መከላከያ ቁመት በመቀነሱ - በተለያየ የብርሃን መጠን, የተለያዩ የፎቶቮልቴጅ ዋጋዎች ተመስርተዋል. በዚህ ሁኔታ, የፎቶቮልቴጅ ዋጋ በሰፊው ብርሃን ውስጥ ካለው የብርሃን ብርሀን ሎጋሪዝም ጋር በተመጣጣኝ መጠን ይጨምራል. በጣም ከፍ ባለ የብርሃን መጠን፣ እምቅ ማገጃው በተግባር ዜሮ ሆኖ ሲገኝ፣ የፎቶEMF እሴት ወደ “ሙሌት” ይደርሳል እና ባልተሸፈነው p-n መጋጠሚያ ላይ ካለው ማገጃ ቁመት ጋር እኩል ይሆናል። ለቀጥታ ሲጋለጡ, እንዲሁም የፀሐይ ጨረር እስከ 100-1000 ጊዜ ድረስ, የፎቶኢኤምኤፍ እሴት ከ p-n መገናኛው የግንኙነት እምቅ ልዩነት 50-85% ነው.

ስለዚህ, የ p-n-regional p-n-regional እውቂያዎች ላይ የሚከሰተውን የፎቶቮልቴጅ መከሰት ሂደት ግምት ውስጥ ይገባል. የበራ የ pn መገናኛው አጭር ዙር ሲሆን በኤሌክትሪክ ዑደት ውስጥ ካለው የብርሃን መጠን እና በብርሃን ከሚመነጩ የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶች ጋር ተመጣጣኝ የሆነ ጅረት ይፈስሳል። የክፍያ ጭነት ለምሳሌ በሶላር ባትሪ የሚሰራ ካልኩሌተር ከኤሌክትሪክ ዑደት ጋር ሲገናኝ በወረዳው ውስጥ ያለው ጅረት በትንሹ ይቀንሳል። በተለምዶ ለዚህ ጭነት የሚሰጠውን ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ኃይል ለማግኘት በሶላር ሴል ወረዳ ውስጥ ያለው የደመወዝ ጭነት የኤሌክትሪክ መከላከያ ይመረጣል.

የፀሐይ ፎቶኮል የሚሠራው እንደ ሲሊኮን ካሉ ሴሚኮንዳክተር ማቴሪያል ከተሰራ ቫፈር ነው። በጠፍጣፋው ውስጥ የ p- እና n-የኮንዳክሽን ዓይነቶች ያላቸው ክልሎች ይፈጠራሉ. እነዚህን ቦታዎች የመፍጠር ዘዴዎች ለምሳሌ የንጽሕና ስርጭትን ወይም አንዱን ሴሚኮንዳክተር ወደ ሌላ የማደግ ዘዴን ያካትታሉ. ከዚያም የታችኛው እና የላይኛው የኤሌትሪክ መገናኛዎች ይሠራሉ, የታችኛው ግንኙነት ጠንካራ ነው, እና የላይኛው ግንኙነት በኩምቢ መዋቅር መልክ (በአንፃራዊ ሰፊ የአሁኑ ስብስብ አውቶቡስ የተገናኙ ቀጭን ጭረቶች).

የፀሐይ ሴሎችን ለማምረት ዋናው ቁሳቁስ ሲሊኮን ነው. በእሱ ላይ የተመሰረተ ሴሚኮንዳክተር ሲሊኮን እና የፎቶሴሎችን ለማምረት ቴክኖሎጂው በማይክሮ ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ በተዘጋጁት ዘዴዎች ላይ የተመሰረተ ነው - በጣም የተሻሻለው የኢንዱስትሪ ቴክኖሎጂ. ሲሊኮን በአጠቃላይ በተፈጥሮ ውስጥ በጣም ከተጠኑ ቁሳቁሶች አንዱ ነው, እና ከኦክስጅን በኋላ ሁለተኛው በጣም ብዙ ነው. የመጀመሪያዎቹ የፀሐይ ህዋሶች ከአርባ ዓመታት በፊት ከሲሊኮን የተሠሩ መሆናቸውን ከግምት ውስጥ በማስገባት ይህ ቁሳቁስ በመጀመሪያ በፀሐይ የፎቶቮልቲክ ኢነርጂ ፕሮግራሞች ውስጥ መጫወቱ ተፈጥሯዊ ነው. ከ monocrystalline ሲሊከን የተሠሩ የፎቶሴሎች በአንጻራዊነት ርካሽ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶችን የመጠቀም ጥቅሞቹን ከእሱ ከሚገኙት ከፍተኛ የመሳሪያዎች መለኪያዎች ጋር ያጣምራሉ.

እስከ ቅርብ ጊዜ ድረስ, የፀሐይ ህዋሶች ለመሬት አጠቃቀም, እንዲሁም ለቦታ አፕሊኬሽኖች, በአንጻራዊነት ውድ በሆነው ሞኖክሪስታሊን ሲሊኮን መሰረት ይደረጉ ነበር. የመነሻ ሲሊኮን ወጪን በመቀነስ ፣ ከኢንጎት ውስጥ ዋፍሮችን ለማምረት ከፍተኛ አፈፃፀም ዘዴዎችን ማሳደግ እና የፀሐይ ህዋሶችን ለማምረት የተራቀቁ ቴክኖሎጂዎች በእነሱ ላይ የተመሠረተ መሬት ላይ የተመሰረቱ የፀሐይ ሴሎችን ዋጋ ብዙ ጊዜ እንዲቀንስ አስችሏል ። የፀሐይ ኤሌክትሪክ ወጪን የበለጠ ለመቀነስ ዋና ዋና የሥራ ቦታዎች-በርካሽ ላይ የተመሰረቱ ንጥረ ነገሮችን ማግኘት ፣ ፕላስቲን ፣ ፖሊክሪስታሊን ሲሊኮን; በአሞርፎስ ሲሊኮን እና ሌሎች ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ላይ በመመርኮዝ ርካሽ ቀጭን-ፊልም ንጥረ ነገሮችን ማልማት; በጣም ቀልጣፋ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ንጥረ ነገሮችን እና በአንፃራዊነት አዲስ የአሉሚኒየም-ጋሊየም-አርሴኒክ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶችን በመጠቀም የተጠናከረ የፀሐይ ጨረር መለወጥ።

የፍሬስኔል ሌንስ ከ1-3 ሚ.ሜ ውፍረት ያለው ከፕሌክሲግላስ የተሰራ ሳህን ሲሆን አንደኛው ጎን ጠፍጣፋ ሲሆን በሌላኛው በኩል ደግሞ የኮንቬክስ ሌንስ መገለጫን በመድገም በተጣበቀ ቀለበቶች መልክ መገለጫ አለ። Fresnel ሌንሶች ከተለመዱት ኮንቬክስ ሌንሶች በጣም ርካሽ ናቸው እና ከ2 - 3 ሺህ "ፀሐይ" የማጎሪያ ደረጃ ይሰጣሉ.

በቅርብ ዓመታት ውስጥ, በተጠናከረ የፀሐይ ጨረር ስር የሚሰሩ የሲሊኮን የፀሐይ ህዋሶችን በማጎልበት በዓለም ላይ ከፍተኛ እድገት ታይቷል. የሲሊኮን ንጥረ ነገሮች> 25% ቅልጥፍና የተፈጠሩት በ 20 - 50 "ፀሐይ" የማጎሪያ ደረጃ ላይ በምድር ገጽ ላይ በጨረር ሁኔታዎች ውስጥ ነው. በመጀመሪያ ደረጃ በፊዚኮ-ቴክኒካል ኢንስቲትዩት የተፈጠረውን ሴሚኮንዳክተር ቁስ አልሙኒየም-ጋሊየም-አርሴኒክን መሠረት በማድረግ በከፍተኛ ደረጃ ከፍተኛ የማጎሪያ ደረጃዎች በፎቶሴሎች ይፈቀዳሉ። ኤ.ኤፍ. ኢፌ በ1969 ዓ. በእንደዚህ ዓይነት የፀሐይ ህዋሶች ውስጥ የውጤታማነት እሴቶች> 25% እስከ 1000 ጊዜ በሚደርስ የማጎሪያ ደረጃ ላይ ይገኛሉ. ምንም እንኳን እንደነዚህ ዓይነቶቹ ንጥረ ነገሮች ከፍተኛ ወጪ ቢኖራቸውም, ለሚፈጠረው የኤሌክትሪክ ወጪ የሚያበረክቱት አስተዋፅኦ በአካባቢያቸው ከፍተኛ (እስከ 1000 ጊዜ) በመቀነሱ ምክንያት በከፍተኛ የፀሐይ ጨረር ክምችት ላይ ወሳኝ አይሆንም. የፎቶኮል ዋጋ ለጠቅላላው የፀሐይ ኃይል ተከላ ወጪ ከፍተኛ አስተዋጽኦ የማያደርግበት ሁኔታ ይህ የውጤታማነት መጨመርን የሚያረጋግጥ ከሆነ የፎቶኮል ዋጋን ለመጨመር እና ለመጨመር ትክክለኛ ነው. ይህ ለካስኬድ የፀሐይ ህዋሶች እድገት የሚሰጠውን ትኩረት ያብራራል, ይህም ከፍተኛ ውጤታማነትን ለመጨመር ያስችላል. በካስኬድ የፀሐይ ሴል ውስጥ, የፀሐይ ስፔክትረም በሁለት (ወይም ከዚያ በላይ) ክፍሎች ይከፈላል, ለምሳሌ, የሚታዩ እና ኢንፍራሬድ, እያንዳንዳቸው ከተለያዩ ቁሳቁሶች የተሠሩ የፎቶሴሎችን በመጠቀም ይቀየራሉ. በዚህ ሁኔታ, የፀሐይ ጨረር ኳንታ የኃይል ኪሳራ ይቀንሳል. ለምሳሌ፣ በሁለት-ኤለመንቶች ፏፏቴዎች የንድፈ ሃሳቡ ውጤታማነት ዋጋ ከ 40% ይበልጣል።

የፀሐይ ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ለመለወጥ በጣም ኃይል ቆጣቢ መሳሪያዎች (ይህ ቀጥተኛ, ነጠላ-ደረጃ የኃይል ሽግግር ስለሆነ) ሴሚኮንዳክተር የፎቶቮልቲክ መቀየሪያዎች (PVCs) ናቸው. ከ 300-350 ኬልቪን ቅደም ተከተል እና የፀሐይ ሙቀት ~ 6000 ኪ ፣ ከፍተኛው የንድፈ ውጤታቸው>90% የፀሐይ ህዋሶች በተመጣጣኝ የሙቀት ባህሪ። ይህ ማለት የማይቀለበስ የኃይል ኪሳራን ለመቀነስ የታለመውን የመቀየሪያውን መዋቅር እና መለኪያዎች በማመቻቸት ፣ ተግባራዊ ቅልጥፍናን ወደ 50% ወይም ከዚያ በላይ ማሳደግ በጣም ይቻላል (በላብራቶሪዎች ውስጥ የ 40% ቅልጥፍና ቀድሞውኑ ደርሷል)። ተገኝቷል)።

የቲዎሬቲክ ምርምር እና ተግባራዊ እድገቶች የፀሐይ ኃይልን በፎቶቫልታይክ መለወጥ መስክ እንዲህ ያሉ ከፍተኛ የውጤታማነት እሴቶችን ከፀሐይ ህዋሶች ጋር የማሳካት እድልን አረጋግጠዋል እናም ይህንን ግብ ለማሳካት ዋና መንገዶችን ለይተው አውቀዋል ።

በ PV ህዋሶች ውስጥ ያለው የኢነርጂ ለውጥ በፎቶቮልታይክ ተፅእኖ ላይ የተመሰረተ ነው, ይህም ለፀሃይ ጨረር በሚጋለጥበት ጊዜ ተመጣጣኝ ባልሆኑ ሴሚኮንዳክተር መዋቅሮች ውስጥ ነው. የተለያዩ ሴሚኮንዳክተሮችን በማገናኘት እኩል ባልሆነ የባንድ ክፍተት ስፋት - የኤሌክትሮን የአብስትራክሽን ኃይል ከአቶም (የ heterojunctions መፍጠር) ወይም ሴሚኮንዳክተር ኬሚካላዊ ስብጥር ላይ ለውጥ ምክንያት, የባንዱ ክፍተት ስፋት አንድ ቅልመት መልክ እየመራ (መፈጠር. የደረጃ-ክፍተት መዋቅሮች). ከላይ የተጠቀሱት ዘዴዎች የተለያዩ ጥምረትም ይቻላል. የ ልወጣ ውጤታማነት inhomogeneous ሴሚኮንዳክተር መዋቅር የኤሌክትሪክ ባህርያት, እንዲሁም የፀሐይ ብርሃን ጋር irradiated ጊዜ ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ውስጣዊ photoelectric ውጤት ምክንያት በጣም አስፈላጊ ሚና photoconductivity የሚጫወተው መካከል የፀሐይ ሴል, ያለውን የጨረር ባህሪያት ላይ ይወሰናል. በዘመናዊ የፀሐይ እና የጠፈር ሃይል ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት የፒ-ኤን መገናኛዎች ያሉት የመቀየሪያዎችን ምሳሌ በመጠቀም የ PV ሴሎችን የአሠራር መርህ ማብራራት ይቻላል. የኤሌክትሮን-ቀዳዳ መጋጠሚያ የተፈጠረው ነጠላ-ክሪስታል ሴሚኮንዳክተር ንጥረ ነገር ዋፈርን ከተወሰነ ዓይነት conductivity (ማለትም p- ወይም n-አይነት) ከርኩሰት ጋር በማነፃፀር የንጣፍ ንብርብር መፈጠሩን ያረጋግጣል ፣ ዓይነት. በዚህ ንብርብር ውስጥ ያለው የዶፓንት ክምችት ከመሠረቱ (የመጀመሪያው ነጠላ ክሪስታል) ንጥረ ነገር ውስጥ ካለው የዶፓንት ትኩረት በከፍተኛ ሁኔታ ከፍ ያለ መሆን አለበት ፣ እዚያ የሚገኙትን ዋና የነፃ ክፍያ አጓጓዦችን ገለልተኛ ለማድረግ እና ተቃራኒ ምልክትን ለመፍጠር። በ n- እና p-ንብርብሮች ወሰን ላይ, ከክፍያ ፍሰት የተነሳ, የተሟጠጡ ዞኖች በ n-ንብርብር ውስጥ ያልተከፈለ የቮልሜትሪክ አወንታዊ ክፍያ እና በፒ-ንብርብር ውስጥ የቮልሜትሪክ አሉታዊ ክፍያ ይፈጠራሉ. እነዚህ ዞኖች አንድ ላይ የ p-n መገናኛ ይመሰርታሉ። በሽግግሩ ላይ የሚታየው እምቅ ማገጃ (የእውቂያ እምቅ ልዩነት) ዋናውን የቻርጅ ተሸካሚዎችን ማለፍን ይከለክላል, ማለትም. ኤሌክትሮኖች ከ p-layer ጎን, ነገር ግን በነፃነት አናሳ ተሸካሚዎች በተቃራኒ አቅጣጫዎች እንዲያልፉ ይፍቀዱ. ይህ የ p-n መጋጠሚያዎች ንብረት የፀሐይ ሴል በፀሐይ ብርሃን ሲያበራ ፎቶ-ኤምኤፍ የማግኘት እድልን ይወስናል። በሁለቱም የፎቶቮልታይክ ሴል ሽፋኖች ውስጥ በብርሃን የተፈጠሩት ተመጣጣኝ ያልሆነ ክፍያ ተሸካሚዎች (ኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶች) በ p-n መስቀለኛ መንገድ ላይ ተለያይተዋል: አናሳ ተሸካሚዎች (ማለትም ኤሌክትሮኖች) በማገናኛው በኩል በነፃነት ያልፋሉ, እና አብዛኛዎቹ ተሸካሚዎች (ቀዳዳዎች) ይቆያሉ. ስለዚህ በፀሃይ ጨረሮች ተጽእኖ ስር ያለ የወቅቱ ተመጣጣኝ ያልሆነ አናሳ ክፍያ ተሸካሚዎች - ፎቶ ኤሌክትሮኖች እና ፎቶሆልስ - በሁለቱም አቅጣጫዎች በ p-n መገናኛ በኩል ይፈስሳሉ, ይህም ለፀሃይ ሴል አሠራር በትክክል የሚያስፈልገው ነው. አሁን የውጭውን ዑደት ከዘጋን, ከኤን-ንብርብሩ ውስጥ ያሉት ኤሌክትሮኖች በጭነቱ ላይ ሥራ ከጨረሱ በኋላ ወደ ፕ-ንብርብሩ ይመለሳሉ እና እዚያም በሶላር ሴል ውስጥ ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ በሚንቀሳቀሱ ቀዳዳዎች እንደገና ይዋሃዳሉ. ኤሌክትሮኖችን ወደ ውጫዊ ዑደት ለመሰብሰብ እና ለማስወገድ በሶላር ሴል ሴሚኮንዳክተር መዋቅር ወለል ላይ የግንኙነት ስርዓት አለ. በፊት ላይ, የመቀየሪያው ብርሃን ያለው ወለል, እውቂያዎቹ በፍርግርግ ወይም ማበጠሪያ መልክ የተሠሩ ናቸው, እና ከኋላ በኩል ጠንካራ ሊሆኑ ይችላሉ. በፀሐይ ህዋሶች ውስጥ ዋናው የማይቀለበስ የኃይል ኪሳራ ከሚከተሉት ጋር የተቆራኘ ነው-

• ከመቀየሪያው ገጽ ላይ የፀሐይ ጨረር ነጸብራቅ ፣
• Ш የጨረራውን ክፍል በፎቶቮልቲክ ሴል ውስጥ ሳይወስዱ በማለፍ ፣
• ከመጠን በላይ የፎቶን ኃይል በከላቲስ የሙቀት ንዝረት ላይ መበተን ፣
• Ш በቦታዎች ላይ እና በፎቶቫልታይክ ሴል መጠን ውስጥ የተፈጠሩትን የፎቶ ፓይፖች እንደገና ማጣመር ፣
• የመቀየሪያው ውስጣዊ መቋቋም ፣
• Ш እና አንዳንድ ሌሎች አካላዊ ሂደቶች.

በፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ ያሉትን ሁሉንም አይነት የኃይል ብክነቶች ለመቀነስ የተለያዩ እርምጃዎች እየተዘጋጁ እና በተሳካ ሁኔታ ተግባራዊ ይሆናሉ. እነዚህም የሚከተሉትን ያካትታሉ:

ለ የፀሐይ ጨረር ተስማሚ የሆነ የባንድ ክፍተት ያለው ሴሚኮንዳክተሮችን መጠቀም;

ለ ዒላማ የተደረገ የሴሚኮንዳክተር መዋቅር ባህሪያትን በጥሩ ሁኔታ doping እና አብሮ የተሰሩ የኤሌክትሪክ መስኮችን በመፍጠር ማሻሻል;

b ከተመሳሳይነት ወደ የተለያዩ እና የደረጃ-ክፍተት ሴሚኮንዳክተር መዋቅሮች ሽግግር;

b የ PV ንድፍ መለኪያዎችን ማመቻቸት (pn-junction ጥልቀት, የመሠረት ንብርብር ውፍረት, የግንኙነት ፍርግርግ ድግግሞሽ, ወዘተ.);

ለ ፀረ-ነጸብራቅ ፣ የሙቀት መቆጣጠሪያ እና የፀሐይ ህዋሳትን ከጠፈር ጨረሮች የሚከላከሉ ሁለገብ ኦፕቲካል ሽፋኖችን መጠቀም;

b ከዋናው የመምጠጥ ባንድ ጠርዝ ባሻገር ባለው የረዥም ሞገድ ክልል ውስጥ ግልጽነት ያላቸው የፀሐይ ሴሎች እድገት;

b ከሰሚኮንዳክተሮች በተለይ ለባንድጋፕ ስፋታቸው ከተመረጡት የካስኬድ የፀሐይ ህዋሶች መፍጠር፣ ይህም በቀደመው ካስኬድ ያለፈውን ጨረራ በእያንዳንዱ ፏፏቴ ውስጥ ለመለወጥ ያስችላል፣ ወዘተ.

እንዲሁም የፀሃይ ህዋሶች ውጤታማነት ላይ ከፍተኛ ጭማሪ ታይቷል ባለ ሁለት ጎን ትብነት (የአንድ ወገን ነባር ቅልጥፍና እስከ + 80%) ፣ የ luminescent ድጋሚ አመንጪ አወቃቀሮችን በመጠቀም እና የመጀመሪያ ደረጃ ለዋጮችን በመፍጠር። ባለ ብዙ ፊልም ጨረር መከፋፈያዎችን (ዲችሮይክ መስተዋቶች) በመጠቀም የሶላር ስፔክትረምን ወደ ሁለት ወይም ከዚያ በላይ ስፔክትራል ክልሎች መበስበስን ተከትሎ የእያንዳንዱን ክፍል ክፍል በተለየ የፎቶቮልታይክ ሴል መለወጥ, ወዘተ.5.

በፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች (የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች) የኃይል ቅየራ ሥርዓቶች ውስጥ በመርህ ደረጃ ፣ በተፈጠሩት እና በአሁኑ ጊዜ እየተገነቡ ባሉ የተለያዩ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ላይ የተመሰረቱ የተለያዩ መዋቅሮች ማንኛውንም ዓይነት የፀሐይ ሕዋሳት ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ ፣ ግን ሁሉም አይደሉም ። የእነዚህ ስርዓቶች መስፈርቶች ስብስብ

• · ከፍተኛ አስተማማኝነት ከረጅም ጊዜ ጋር (በአስር አመታት!) የአገልግሎት ህይወት;
• · የመቀየሪያ ስርዓቱን ንጥረ ነገሮች ለማምረት እና የጅምላ ምርታቸውን ለማደራጀት የሚያስችል በቂ መጠን ያለው ምንጭ ቁሶች መገኘት ፣
• · ከመመለሻ ጊዜ አንጻር ተቀባይነት ያለው የመቀየሪያ ስርዓት ለመፍጠር የኃይል ወጪዎች;
• የጣቢያው አጠቃላይ አቀማመጥ እና መረጋጋትን ጨምሮ የኃይል መለዋወጥ እና ማስተላለፊያ ስርዓትን (ቦታን) ከማስተዳደር ጋር የተቆራኙ ዝቅተኛ የኃይል እና የጅምላ ወጪዎች;
• · የጥገና ቀላልነት.

ለምሳሌ አንዳንድ ተስፋ ሰጭ ቁሶች ለፀሃይ ሃይል ማመንጫዎች በሚፈለገው መጠን ለማግኘት አስቸጋሪ የሆኑ ጥሬ እቃዎች ባለው ውስን የተፈጥሮ ክምችት እና በአቀነባበር ሂደት ውስብስብነት ምክንያት ነው። አንዳንድ የሶላር ሴሎችን ኃይል እና የአሠራር ባህሪያት ለማሻሻል የሚረዱ ዘዴዎች ለምሳሌ ውስብስብ አወቃቀሮችን በመፍጠር የጅምላ ምርታቸውን በዝቅተኛ ወጪ ወዘተ የማደራጀት እድሎች ጋር በደንብ አይጣጣሙም. ከፍተኛ ምርታማነት ሊገኝ የሚችለው ሙሉ በሙሉ በራስ-ሰር የሚሰራ የ PV ምርትን በማደራጀት ብቻ ነው, ለምሳሌ በቴፕ ቴክኖሎጂ ላይ በመመስረት, እና ተገቢውን መገለጫ ያላቸውን ልዩ ኢንተርፕራይዞች የዳበረ አውታረመረብ መፍጠር, ማለትም. በእውነቱ ፣ አንድ ሙሉ ኢንዱስትሪ ፣ ከዘመናዊው የሬዲዮ ኤሌክትሮኒክ ኢንዱስትሪ ጋር ሊወዳደር የሚችል። የፀሐይ ህዋሶችን ማምረት እና የፀሐይ ባትሪዎችን በራስ-ሰር መስመሮች ላይ ማገጣጠም የባትሪውን ሞጁል ዋጋ ከ2-2.5 ጊዜ ይቀንሳል ። ሲሊከን እና ጋሊየም አርሴንዲድ (ጋኤኤስ) በአሁኑ ጊዜ ለፎቶቮልታይክ የፀሐይ ኃይል መለወጫ ስርዓቶች በጣም ሊሆኑ የሚችሉ ቁሳቁሶች ተደርገው ይወሰዳሉ ። የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች (GaAs), እና በኋለኛው ውስጥ በዚህ ጉዳይ ላይ ስለ ሄትሮፖቶኮንደርተሮች (HPCs) ከ AlGaAs-GaAs መዋቅር ጋር እየተነጋገርን ነው.

የአርሴኒክ ውህድ ጋሊየም (GaAs) ጋር የተመሰረተ FECs (photovoltaic converters) እንደሚታወቀው ከሲሊኮን ኤፍኢሲዎች የበለጠ የንድፈ-ሀሳባዊ ብቃት አላቸው ምክንያቱም የባንድጋፕ ስፋታቸው በተግባር ለሴሚኮንዳክተር የፀሐይ ኃይል ለዋጮች = 1 .4 ከተመቻቸ የባንድጋፕ ስፋት ጋር ይጣጣማል። ኢ.ቪ. ለሲሊኮን ይህ አመላካች = 1.1 eV.

በጂኤኤስ ውስጥ ቀጥተኛ የጨረር ሽግግሮች በተወሰነው ከፍተኛ የፀሐይ ጨረር የመጠጣት ደረጃ ምክንያት ከፍተኛ ብቃት ያላቸው የ PV ህዋሶች ከሲሊኮን ጋር ሲነፃፀሩ በጣም ትንሽ በሆነ የ PV ሴል ውፍረት ሊገኙ ይችላሉ። በመርህ ደረጃ, ቢያንስ 20% ቅደም ተከተል ውጤታማነትን ለማግኘት የ GFP ውፍረት ከ5-6 ማይክሮን መኖሩ በቂ ነው, የሲሊኮን ንጥረ ነገሮች ውፍረት ከ 50-100 ማይክሮን ያነሰ ውጤታማነታቸው ሳይቀንስ ከ 50-100 ማይክሮን ያነሰ ሊሆን አይችልም. . ይህ ሁኔታ ቀላል ክብደት ያላቸውን የፊልም ኤችኤፍፒዎች መፈጠር ላይ እንድንቆጥር ያስችለናል ፣ አመራረቱ በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ አነስተኛ የመነሻ ቁሳቁስ ይፈልጋል ፣ በተለይም GaAsን እንደ substrate ሳይሆን ሌላ ቁሳቁስ መጠቀም ከተቻለ ፣ ለምሳሌ ሰው ሰራሽ ሰንፔር (አል 2) ኦ 3)።

ጂኤፍሲዎች ከሲሊኮን ፒቪ ሴሎች ጋር ሲነፃፀሩ ለ SES ለዋጮች ከሚያስፈልጉት መስፈርቶች አንፃር የበለጠ ምቹ የአሠራር ባህሪዎች አሏቸው። ስለዚህ ፣ በተለይም ፣ በትላልቅ ባንድ ክፍተት ምክንያት በ p-n መጋጠሚያዎች ውስጥ የተገላቢጦሽ ሙሌት ሞገዶች አነስተኛ የመጀመሪያ እሴቶችን የማግኘት እድሉ የ HFP ቅልጥፍና እና ጥሩ የሙቀት መጠን አሉታዊ የሙቀት መጠኖችን መጠን መቀነስ እና በተጨማሪም ፣ ፣ በብርሃን ፍሰት ጥግግት ላይ የኋለኛው መስመራዊ ጥገኛ አካባቢን በከፍተኛ ሁኔታ ያስፋፋሉ። የ HFPs ቅልጥፍና በሙቀት ላይ ያሉ የሙከራ ጥገኞች እንደሚያመለክቱት የኋለኛውን ተመጣጣኝ የሙቀት መጠን ወደ 150-180 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ማሳደግ ውጤታቸው እና ጥሩ ልዩ ኃይል ላይ ከፍተኛ ቅነሳን አያመጣም። በተመሳሳይ ጊዜ ለሲሊኮን የሶላር ሴሎች ከ 60-70 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ የሙቀት መጠን መጨመር በጣም ወሳኝ ነው - ውጤታማነቱ በግማሽ ይቀንሳል.

ከፍተኛ የሙቀት መጠንን በመቋቋም የጋሊየም አርሴንዲድ የፀሐይ ህዋሶች እንደ የፀሐይ ጨረር ማጎሪያዎች መጠቀም ይቻላል. በGaAs ላይ የተመሰረተው ኤችኤፍኤፍ የሚሠራው የሙቀት መጠን 180 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ይደርሳል፣ ይህም ቀድሞውኑ ለሙቀት ሞተሮች እና ለእንፋሎት ተርባይኖች የሙቀት መጠን እየሰራ ነው። ስለዚህ ወደ 30% የጋሊየም አርሴንዲድ ኤችኤፍፒዎች (በ 150 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ) ውስጣዊ ቅልጥፍና (በ 150 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ) ፣ የፎቶኮል ሴሎችን በሚቀዘቅዝ ፈሳሽ ቆሻሻ ሙቀትን በመጠቀም የሙቀት ሞተርን ውጤታማነት መጨመር እንችላለን ። ስለዚህ, የመጫን አጠቃላይ ቅልጥፍና, ይህም ደግሞ ቦታ ማሞቂያ ለ ተርባይን በኋላ coolant ከ ዝቅተኛ-ሙቀት ሙቀት የማውጣት ሦስተኛው ዑደት ይጠቀማል, እንኳን ከፍ ያለ ከ50-60% ሊሆን ይችላል.

እንዲሁም በGaAs ላይ የተመሰረቱ ኤችኤፍሲዎች በከፍተኛ ሃይል ሃይል ባላቸው ፕሮቶን እና በኤሌክትሮን ፍሰቶች ከሲሊኮን ኤፍኢሲዎች የበለጠ ለመጥፋት የተጋለጡ ናቸው በGaAs ውስጥ ባለው ከፍተኛ የብርሃን መጠን እና እንዲሁም በትንሹ የሚፈለገው የህይወት ዘመን እና የአናሳዎች ተሸካሚዎች ስርጭት። ከዚህም በላይ ሙከራዎች እንደሚያሳዩት በጂኤኤስ ላይ በተመሰረቱ ኤችኤፍፒዎች ውስጥ የጨረር ጉድለቶች ጉልህ ክፍል ከሙቀት ሕክምናቸው (አኒሊንግ) በኋላ ከ150-180 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ባለው የሙቀት መጠን ይጠፋል። GaAs HFCs ያለማቋረጥ በ 150 ° ሴ የሙቀት መጠን ላይ የሚሰሩ ከሆነ, ከዚያም ያላቸውን ብቃት የጨረር መበላሸት ደረጃ ጣቢያዎቹ ንቁ ክወና ወቅት በመላው በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ ይሆናል (ይህ በተለይ ቦታ የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች ለ እውነት ነው). ለዚህም የ FEC ዝቅተኛ ክብደት እና መጠን እና ከፍተኛ ውጤታማነት አስፈላጊ ናቸው) .

በአጠቃላይ የ GaAs-based HFCs የኃይል, የጅምላ እና የአሠራር ባህሪያት ከሲሊኮን FEC ባህሪያት የበለጠ ከ SES እና SCES (ቦታ) መስፈርቶች ጋር የሚጣጣሙ ናቸው ብለን መደምደም እንችላለን. ሆኖም ሲሊከን ከጋሊየም አርሴንዲድ የበለጠ ተደራሽ እና በሰፊው ጥቅም ላይ የዋለ ቁሳቁስ ነው። ሲሊኮን በተፈጥሮ ውስጥ የተስፋፋ ሲሆን በእሱ ላይ የተመሰረተ የፀሐይ ሴሎችን ለመፍጠር ጥሬ ዕቃዎች አቅርቦት ያልተገደበ ነው. የሲሊኮን የፀሐይ ሴሎችን የማምረት ቴክኖሎጂ በደንብ የተመሰረተ እና በየጊዜው እየተሻሻለ ነው. አዳዲስ አውቶማቲክ የማምረቻ ዘዴዎችን በማስተዋወቅ የሲሊኮን የፀሐይ ህዋሶችን ዋጋ ከአንድ እስከ ሁለት ቅደም ተከተሎች የመቀነስ ተጨባጭ ተስፋ አለ, ይህም በተለይ የሲሊኮን ካሴቶችን ለማምረት ያስችላል, ትላልቅ-አካባቢ የፀሐይ ህዋሶች, ወዘተ.

የሲሊኮን ፎቶቮልታይክ ባትሪዎች ዋጋ ከ25 ዓመታት በላይ በ20-30 ጊዜ ከ70-100 ዶላር/ዋት በሰባዎቹ ቀንሷል በ2000 ወደ 3.5 ዶላር/ዋት ዝቅ ብሏል እና የበለጠ ማሽቆልቆሉን ቀጥሏል። በምዕራቡ ዓለም ዋጋው የ3-ዶላር ምልክት ሲያልፍ በኢነርጂ ዘርፍ ውስጥ አብዮት ይጠበቃል። በአንዳንድ ስሌቶች መሠረት ይህ በ 2002 መጀመሪያ ላይ ሊከሰት ይችላል ፣ እናም ለሩሲያ ፣ አሁን ባለው የኃይል ታሪፍ ፣ ይህ ቅጽበት በ 0.3-0.5 ዶላር የፀሐይ ኃይል 1 ዋት ዋጋ ይመጣል ፣ ማለትም ፣ በዝቅተኛ ቅደም ተከተል። ዋጋ. ሁሉም ነገሮች አንድ ላይ ሆነው እዚህ ሚና ይጫወታሉ፡ ታሪፍ፣ የአየር ንብረት፣ የጂኦግራፊያዊ ኬክሮስ እና የስቴቱ ትክክለኛ ዋጋዎችን የማውጣት እና የረጅም ጊዜ ኢንቨስትመንቶችን የማድረግ ችሎታ። heterojunctions ጋር ትክክለኛ መዋቅሮች ውስጥ, ቅልጥፍና ዛሬ ከ 30% ይደርሳል, እና ተመሳሳይ ሴሚኮንዳክተሮች እንደ monocrystalline ሲሊከን - 18% ድረስ. በአሁኑ ጊዜ በሞኖክሪስታሊን ሲሊከን ላይ የተመሰረተ የፀሐይ ሴሎች አማካይ ውጤታማነት 12% ገደማ ነው, ምንም እንኳን 18% ቢደርስም. በዋነኛነት የሲሊኮን ኤስቢዎች ዛሬ በዓለም ዙሪያ ባሉ ቤቶች ጣሪያ ላይ ሊታዩ ይችላሉ.

እንደ ሲሊከን ሳይሆን ጋሊየም በጣም አነስተኛ ቁሳቁስ ነው፣ ይህም በGaAs ላይ የተመሰረቱ ኤችኤፍፒዎችን በስፋት ለመተግበር በሚያስፈልገው መጠን የማምረት እድልን የሚገድብ ነው።

ጋሊየም በዋነኝነት የሚመረተው ከባኦክሲት ነው፣ ነገር ግን ከድንጋይ ከሰል አመድ እና ከባህር ውሀ የማግኘት እድሉ እየታሰበ ነው። ትልቁ የጋሊየም ክምችቶች በባህር ውሃ ውስጥ ይገኛሉ, ነገር ግን እዚያ ያለው ትኩረት በጣም ዝቅተኛ ነው, የማገገሚያ ምርቱ በ 1% ብቻ ይገመታል እና, ስለዚህ, የምርት ወጪዎች ከልካይ ሊሆኑ ይችላሉ. በፈሳሽ እና በጋዝ ኤፒታክሲስ ዘዴዎች (የአንድ ነጠላ ክሪስታል ተኮር እድገት በሌላው ላይ (በመሬት ላይ)) በጋኤኤስ ላይ የተመሰረቱ ኤችኤፍፒዎችን የማምረት ቴክኖሎጂ ገና አልተሰራም ። ሲሊኮን ፒቪኤስ እና በዚህ ምክንያት የ HFPs ዋጋ አሁን ከሲሊኮን የፀሐይ ህዋሶች ዋጋ በጣም ከፍ ያለ ነው (በትእዛዝ)።

በጠፈር መንኮራኩር ውስጥ, የአሁኑ ዋና ምንጭ የፀሐይ ፓነሎች በሆነበት እና ግልጽ የሆነ የጅምላ, የመጠን እና የውጤታማነት ሬሾዎች በጣም አስፈላጊ ናቸው, ለፀሃይ ዋናው ቁሳቁስ. በእርግጥ ባትሪው ጋሊየም አርሴንዲድ ነው። በፀሃይ ህዋሶች ውስጥ ያለው የዚህ ውህድ ውህድ ከ3-5 ጊዜ በተከማቸ የፀሐይ ጨረር ሲሞቅ ቅልጥፍናን ላለማጣት ለጠፈር የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች በጣም አስፈላጊ ነው ይህም በዚህ መሰረት የጋሊየም እጥረትን ይቀንሳል። ጋሊየምን የመቆጠብ ተጨማሪ አቅም ሰው ሰራሽ ሰንፔር (አል 2 ኦ 3) ከጂኤኤኤስ ይልቅ እንደ HFP substrate ከመጠቀም ጋር የተያያዘ ነው፡ ኤችኤፍፒዎች በተሻሻለ ቴክኖሎጂ ላይ ተመስርተው በጅምላ በሚያመርቱበት ወቅት የሚያወጡት ዋጋ ምናልባት በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል እና በአጠቃላይ በ GaAs HFP ላይ የተመሠረተ የ SES የመቀየሪያ ስርዓት የኃይል ለውጥ ስርዓት ዋጋ በሲሊኮን ላይ የተመሠረተ ስርዓት ካለው ዋጋ ጋር በጣም ተመጣጣኝ ሊሆን ይችላል። ስለሆነም በአሁኑ ጊዜ ከሁለቱ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ውስጥ አንዱን ሙሉ በሙሉ መምረጥ አስቸጋሪ ነው - ሲሊከን ወይም ጋሊየም አርሴንዲድ ፣ እና የምርት ቴክኖሎጅያቸው ተጨማሪ ልማት የትኛው አማራጭ መሬት ላይ የተመሠረተ እና ቦታን የበለጠ ምክንያታዊ እንደሚሆን ያሳያል ። የፀሐይ ኃይልን መሰረት ያደረገ. ኤስቢዎች ቀጥተኛ ፍሰትን በሚያመርቱበት ጊዜ ሥራው ወደ ኢንዱስትሪያዊ ተለዋጭ ጅረት 50 Hz ፣ 220 V. ልዩ የመሣሪያዎች ክፍል - ኢንቬንተሮች - ይህንን ተግባር በትክክል ይቋቋማል።

ብዙዎቻችን የፀሐይ ሴሎችን በአንድ ወይም በሌላ መንገድ አጋጥሞናል. አንድ ሰው የፀሐይ ፓነሎችን ተጠቅሟል ወይም እየተጠቀመ ነው የኤሌክትሪክ ኃይል ለቤት ውስጥ አገልግሎት አንድ ሰው በሜዳው ውስጥ የሚወዱትን መግብር ለመሙላት ትንሽ የፀሐይ ፓነል ይጠቀማል እና አንድ ሰው በማይክሮካልኩሌተር ላይ ትንሽ የፀሐይ ሴል አይቷል. አንዳንዶቹ ለመጎብኘት እንኳን እድለኛ ነበሩ።

ግን የፀሐይ ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል የመቀየር ሂደት እንዴት እንደሚከሰት አስበህ ታውቃለህ? የእነዚህ ሁሉ የፀሐይ ሴሎች አሠራር ምን ዓይነት አካላዊ ክስተት ነው? ወደ ፊዚክስ እንሸጋገር እና የትውልዱን ሂደት በዝርዝር እንረዳ።

ገና ከጅምሩ፣ እዚህ ላይ የኃይል ምንጭ የፀሐይ ብርሃን እንደሆነ ግልጽ ነው፣ ወይም በሳይንሳዊ አገላለጽ የተገኘው በፎቶኖች የፀሐይ ጨረር ምክንያት ነው። እነዚህ ፎቶኖች ያለማቋረጥ ከፀሀይ የሚንቀሳቀሱ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ጅረት እንደሆኑ መገመት ይቻላል፣ እያንዳንዱም ሃይል አለው፣ እና ስለዚህ አጠቃላይ የብርሃን ዥረቱ አንድ አይነት ሃይል ይይዛል።

ከእያንዳንዱ ካሬ ሜትር የፀሐይ ወለል 63 ሜጋ ዋት ኃይል ያለማቋረጥ በጨረር መልክ ይወጣል! የዚህ ጨረር ከፍተኛው መጠን በሚታየው ስፔክትረም ክልል ውስጥ ይወድቃል - .

ስለዚህ ሳይንቲስቶች ከፀሐይ ወደ ምድር 149,600,000 ኪሎ ሜትር ርቀት ላይ ያለው የፀሐይ ብርሃን ፍሰት በከባቢ አየር ውስጥ ካለፉ በኋላ እና የፕላኔታችን ገጽ ላይ ሲደርሱ በአማካይ ወደ 900 W በካሬ ሜትር እንደሚደርስ ወስነዋል ።

እዚህ ይህንን ኃይል መቀበል እና ከእሱ ኤሌክትሪክ ለማግኘት መሞከር ይችላሉ ፣ ማለትም ፣ የፀሐይን የብርሃን ፍሰት ኃይል ወደ የተሞሉ ቅንጣቶችን ወደሚንቀሳቀስ ኃይል ይለውጡ ፣ በሌላ አነጋገር ፣ ወደ ውስጥ።

ብርሃንን ወደ ኤሌክትሪክ ለመለወጥ ያስፈልገናል የፎቶ ኤሌክትሪክ መቀየሪያ. እንደነዚህ ያሉት መቀየሪያዎች በጣም የተለመዱ ናቸው, በነጻ ለሽያጭ ይቀርባሉ, እነዚህ የፀሐይ ህዋሶች የሚባሉት - የፎቶ ኤሌክትሪክ መቀየሪያዎች ከሲሊኮን የተቆረጡ በቫፈርስ መልክ.

በጣም ጥሩዎቹ ሞኖክሪስታሊን ናቸው ፣ እነሱ ወደ 18% ገደማ ቅልጥፍና አላቸው ፣ ማለትም ፣ ከፀሐይ የሚመጣው የፎቶን ፍሰት 900 ዋ / ስኩዌር ሜትር የኃይል ጥንካሬ ካለው ፣ ከዚያ በእያንዳንዱ ካሬ ሜትር 160 ዋ ኤሌክትሪክ እንደሚቀበሉ መቁጠር ይችላሉ። ከእንደዚህ አይነት ሴሎች የተሰበሰበ ባትሪ.

"የፎቶ ተጽእኖ" የሚባል ክስተት እዚህ ስራ ላይ ነው. የፎቶ ኤሌክትሪክ ውጤት ወይም የፎቶ ኤሌክትሪክ ውጤት- ይህ በብርሃን ወይም በሌላ በማንኛውም የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ተጽዕኖ ሥር የኤሌክትሮኖች ልቀት ክስተት (የኤሌክትሮኖች ክስተት ከአንድ ንጥረ ነገር አተሞች የሚወጡበት ክስተት) ነው።

በ1900 የኳንተም ፊዚክስ አባት የሆነው ማክስ ፕላንክ ብርሃን በየግላቸው ወይም በኳንታ እንደሚወጣ ሐሳብ አቅርበው ነበር፤ ይህም በኋላ ማለትም በ1926 ኬሚስት ጊልበርት ሉዊስ “ፎቶን” ሲል ጠርቶታል።

እያንዳንዱ ፎቶን ሃይል አለው, እሱም በቀመር E = hv - የፕላንክ ቋሚነት በጨረር ድግግሞሽ ሊባዛ ይችላል.

በማክስ ፕላንክ ሀሳብ መሰረት እ.ኤ.አ. አሌክሳንደር ስቶሌቶቭ የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖን በሙከራ አጥንቶ ሶስት የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ህጎችን አቋቋመ (የስቶሌቶቭ ህጎች)

በ photocathode ላይ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረራ ክስተት የማያቋርጥ spectral ጥንቅር ጋር, ሙሌት photocurrent ካቶድ ያለውን የኃይል አብርኆት ጋር ተመጣጣኝ ነው (በሌላ አነጋገር: 1 ሰከንድ ውስጥ ካቶድ ውጭ መትቶ photoelectrons ቁጥር የጨረር መጠን ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው). .

የፎቶ ኤሌክትሮኖች ከፍተኛው የመነሻ ፍጥነት በአደጋው ​​ብርሃን ላይ የተመካ አይደለም, ነገር ግን በድግግሞሹ ብቻ ይወሰናል.

ለእያንዳንዱ ንጥረ ነገር የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ቀይ ገደብ አለው, ማለትም, አነስተኛ ድግግሞሽ ብርሃን (በኬሚካላዊው ንጥረ ነገር እና በመሬቱ ሁኔታ ላይ የተመሰረተ), ከዚህ በታች የፎቶ ኤሌክትሪክ ተጽእኖ የማይቻል ነው.

በኋላ ፣ በ 1905 ፣ አንስታይን የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ፅንሰ-ሀሳብን አብራራ። እሱ የብርሃን ኳንተም ቲዎሪ እና የኃይል ጥበቃ እና ለውጥ ህግ ምን እንደሚከሰት እና ምን እንደሚታይ በትክክል እንደሚያብራራ ያሳያል። አንስታይን በ 1921 የኖቤል ሽልማት የተቀበለውን የፎቶ ኤሌክትሪክ ኢኩዌሽን ጽፏል፡-

የስራ ተግባር ሀ እዚህ ላይ ኤሌክትሮን የአንድን ንጥረ ነገር አቶም ለመተው ማድረግ ያለበት ዝቅተኛው ስራ ነው። ሁለተኛው ቃል ከመውጣት በኋላ የኤሌክትሮን የኪነቲክ ሃይል ነው.

ማለትም፣ ፎቶን የሚይዘው በአቶም ኤሌክትሮን ሲሆን በዚህ ምክንያት የኤሌክትሮን የኪነቲክ ኢነርጂ በተቀባው የፎቶን ሃይል መጠን ይጨምራል።

የዚህ ሃይል ከፊሉ ኤሌክትሮን አተሙን በመተው ላይ ይውላል፣ኤሌክትሮኑ አቶሙን ይተዋል እና በነፃነት መንቀሳቀስ ይችላሉ። እና በአቅጣጫ የሚንቀሳቀሱ ኤሌክትሮኖች ከኤሌክትሪክ ፍሰት ወይም ከፎቶ ጅረት የበለጡ አይደሉም። በውጤቱም, በፎቶ ኤሌክትሪክ ተጽእኖ ምክንያት በአንድ ንጥረ ነገር ውስጥ ስለ EMF መከሰት መነጋገር እንችላለን.

ያውና, የፀሐይ ባትሪው በውስጡ ለሚሠራው የፎቶ ኤሌክትሪክ ተጽእኖ ምስጋና ይግባው.ነገር ግን "የተንኳኳ" ኤሌክትሮኖች በፎቶቮልቲክ መቀየሪያ ውስጥ የት ይሄዳሉ? የፎቶ ኤሌክትሪክ መቀየሪያ ወይም የፀሐይ ሴል ወይም የፎቶ ሴል ነው, ስለዚህም በውስጡ ያለው የፎቶ ኤሌክትሪክ ተጽእኖ ባልተለመደ መንገድ ይከሰታል, ውስጣዊ የፎቶ ውጤት ነው, እና እንዲያውም ልዩ ስም አለው "ቫልቭ ፎቶ ኢፌክት".

በፀሐይ ብርሃን ተጽእኖ ስር የፎቶ ኤሌክትሪክ ተጽእኖ በሴሚኮንዳክተር ፒ-n መገናኛ ውስጥ ይከሰታል እና emf ይታያል, ነገር ግን ኤሌክትሮኖች ከፎቶሴል አይወጡም, ሁሉም ነገር የሚከናወነው በማገጃው ንብርብር ውስጥ ነው, ኤሌክትሮኖች ከአንዱ የሰውነት ክፍል ሲወጡ, ወደ ሌላ ክፍል ሲሄዱ. ከእሱ.

በምድር ቅርፊት ውስጥ ያለው ሲሊከን የክብደት መጠኑ 30% ነው, ለዚህም ነው በሁሉም ቦታ ጥቅም ላይ የሚውለው. በአጠቃላይ የሴሚኮንዳክተሮች ልዩነታቸው ዳይሬክተሮችም ሆኑ ዳይ ኤሌክትሪኮች አይደሉም ፣ የእነሱ ንክኪነት የሚወሰነው በቆሻሻ ክምችት ፣ በሙቀት እና በጨረር መጋለጥ ላይ ነው።

በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያለው የባንዱ ክፍተት በርካታ ኤሌክትሮኖች ቮልት ነው, እና ይህ በትክክል ኤሌክትሮኖች የሚያመልጡበት የቫሌንስ ባንድ አተሞች የላይኛው ደረጃ እና በታችኛው የኮንዲሽን ባንድ መካከል ያለው የኃይል ልዩነት ነው. በሲሊኮን ውስጥ, የባንድጋፕ ስፋት 1.12 eV - የፀሐይ ጨረርን ለመምጠጥ የሚያስፈልገው ብቻ ነው.

ስለዚህ, p-n መገናኛ. በፎቶሴል ውስጥ ያሉት የሲሊኮን ንብርብሮች የ p-n መገናኛ ይመሰርታሉ. እዚህ ለኤሌክትሮኖች የኃይል ማገጃ ተፈጥሯል፤ ከቫሌንስ ባንድ ወጥተው ወደ አንድ አቅጣጫ ብቻ ይንቀሳቀሳሉ፤ ቀዳዳዎች ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ ይንቀሳቀሳሉ። በፀሃይ ሴል ውስጥ ያለው ጅረት የሚፈጠረው በዚህ መንገድ ነው ማለትም ኤሌክትሪክ የሚመነጨው ከፀሐይ ብርሃን ነው።

ለፎቶኖች የተጋለጠ የፒኤን መጋጠሚያ ቻርጅ ተሸካሚዎች - ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች - ከአንድ አቅጣጫ ሌላ እንዲንቀሳቀሱ አይፈቅድም ፣ ተለያይተው ወደ ማገጃው ተቃራኒ ጎኖች ይደርሳሉ። እና በከፍተኛ እና ዝቅተኛ ኤሌክትሮዶች በኩል ካለው ጭነት ዑደት ጋር የተገናኘ ፣ የፎቶ ኤሌክትሪክ መለወጫ ፣ ለፀሐይ ብርሃን ሲጋለጥ ፣ በውጫዊ ዑደት ውስጥ ይፈጥራል።