10 солнечных лет

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

По принципу, используемому для преобразования сол- нечной энергии в электрическую, современные элек- тростанции можно разделить на два типа: концентра- торные (CSP) и фотоэлектрические (PV). В первом случае преобразование солнечной энергии происходит в результате концентрации солнечного из- лучения с помощью оптических зеркал и дальнейшее его преобразование в электричество. Чаще всего та- ким образом нагревают жидкость, получают пар и на- правляют его на турбину с генератором, как на обычной тепловой электростанции. В настоящее время КПД по- добных систем не превышает 20%. Однако доля кон- центраторной солнечной энергетики не превышает не- скольких процентов. Основное количество солнечной электроэнергии полу- чают с помощью прямого преобразования света в элек- троэнергию. Полупроводник — это материал, в котором под воздействием света возникают носители отрица- тельного (n-тип, от слова negative) или положительно- го (p-тип, от слова positive) заряда. При этом к разному типу полупроводников может относиться один и тот же материал в зависимости от типа легирования. Простей- ший полупроводниковый фотоэлемент состоит из двух совмещённых слоев с разным типом проводимости, ко- торые образуют так называемый p-n–переход.

в том, что падающий на вещество свет генерирует в ма- териале электрические «дырки», разделение которых происходит на p-n–переходе, и в цепи появляется элек- трический ток. Первым в истории фотоэлектрическим материалом был селен. Именно с его помощью производили фото- элементы в конце XIX и начале XX веков. Но учитывая крайне малый КПД (в электроэнергию преобразовы- валось менее 1% от энергии падающего света), селену сразу же начали искать замену. В 1954 году специалисты компании Белл разработали фотоэлемент на основе кремния с КПД 6%. Это позво- лило в кратчайшие сроки создать производство фото- элементов для космических аппаратов и побудить мас- су исследователей по всему миру заняться улучшением технологии и поиском новых материалов для фотоэле- ментов. Были предложены различные альтернативы в виде соединений мышьяка, галлия, индия и других, но кремний до сих пор остается самым распространен- ным материалом в производстве солнечных модулей. При этом наиболее популярны два направления при- менения кремния — использование кристаллического кремния и аморфного в виде тонких плёнок. На рынке фотовольтаики доля солнечных элементов и модулей, произведенных на основе кристаллическо- го кремния, сейчас превышает 80%, из которых при-

Явление фотоэффекта, история открытия и изучения которого описана в предыдущих главах, заключается

16