Большая энциклопедия техники

Эффективность преобразования будет зависеть, в первую очередь, от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также от оптических свойств фотоэлектрического преобразователя. Немаловажную роль играет фотопроводимость, которая обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках, возникающего при облучении материала солнечным светом. Потери энергии в фотоэлектрических преобразователях связаны с рядом факторов, которые будут перечислены ниже. Часть солнечного излучения неминуемо отражается от поверхностей преобразователя, кроме того, другая часть излучения будет проходить сквозь фотоэлектрический преобразователь без поглощения в нем и превращения в полезную энергию. Некоторое количество солнечной энергии теряется при рассеянии на тепловых колебаниях решетки избыточной энергии фотонов. Нельзя забывать и про наличие внутреннего сопротивления фотоэлектрического преобразователя, которое тоже «съедает» свою часть энергии. Все эти факторы, а также многие другие, которые не были упомянуты в этом списке, существенно снижают выходной КПД солнечной батареи.

Для уменьшения всех видов потерь энергии в фотоэлектрических преобразователях учеными разрабатываются и впоследствии успешно применяются на практике различные мероприятия. К числу таких мероприятий можно отнести следующие манипуляции:

  1) поиск и последующее использование полупроводников с иными физическими параметрами, которые позволили бы получить оптимальные параметры для перевода энергии солнечного излучения в электрическую или тепловую энергии;

  2) улучшение свойств уже успешно применяемых полупроводниковых структур;

  3) оптимизация конструктивных параметров фотоэлектрических преобразователей;

  4) применение специальных оптических покрытий, которые смогут обеспечить лучшие в сравнении с существующими параметры просветления, терморегулирования и защиту от космической радиации;

  5) разработка и внедрение фотоэлектрических преобразователей, способных пропускать длинноволновый солнечный спектр, который находится за краем основной полосы поглощения.

Кроме перечисленных параметров, существенного повышения КПД можно достигнуть при помощи создания и повсеместного применения преобразователей с двухсторонней чувствительностью. Это позволит получить порядка 80% добавочной полезной энергии в сравнении с односторонними фотоэлектрическими преобразователями.

Возможно внедрить на практике применение многослойных пленочных светоотделителей, которые будут раскладывать солнечный спектр на две или более спектральные области. Каждый участок спектра будет последовательно преобразовываться отдельным фотоэлектрическим преобразователем.

Солнечный ракетный двигатель

Солнечный ракетный двигатель, или фотонный ракетный двигатель, – ракетный двигатель, использующий для получения тяги реактивный импульс, который создают частицы света, фотоны при воздействии на поверхность. Примером простейшего солнечного ракетного двигателя может послужить пластиковое зеркало, отражающее солнечные лучи и под воздействием частиц света толкающее аппарат в сторону от Солнца.

Солнечный коллектор

Солнечный коллектор – устройство, предназначенное для сбора энергии.

По элементам конструкций солнечные коллекторы подразделяются на плоские, вакуумные, концентраторы.

Первая разновидность коллекторов представляет собой плоский элемент, который имеет прозрачное покрытие и термоизолирующий слой. Поглощающий солнечное излучение элемент непосредственно связан с теплопроводящей системой. Плоская разновидность коллекторов позволяет нагревать воду до температуры около 70—75 °C. Что касается энергетических характеристик, то 1 м² плоского солнечного коллектора вырабатывает около 1 кВт/ч тепловой энергии за год работы в наших широтах.

Следующим типом коллекторов являются вакуумные солнечные коллекторы, которые позволяют получить более высокие температуры нагрева – до 120 °C. Более высокую температуру позволяет получить значительное уменьшение тепловых потерь за счет использования многослойного стеклянного покрытия и герметизации при условии создания в коллекторах вакуума.

Солнечные концентраторы получают посредством введения в солнечные коллекторы специальных концентраторов, которые прокладываются под поглощающими элементами при помощи параболоцилиндрических отражателей.

С помощью солнечных концентраторов можно достичь температур порядка 200 °C и выше. Дальнейшее повышение температур возможно при оборудовании таких коллекторов специальными устройствами слежения за солнцем.