ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОТУ, РАБОТУ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 4

Модульный тип конструкции позволяет создавать установки практически любой мощности и делает их весьма перспективными. Недостатком ФЭП является высокая стоимость и низкий КПД (в настоящее время практически 10 - 12 %).

Рис. 5. Солнечный элемент (а) и модуль (б) солнечной батареи

Рис. 5. Солнечный элемент (а) и модуль (б) солнечной батареи:

а: 1 - кремний я-типа; 2 - кремний р-типа; 3 - пленка из диоксида кремния; 4 - электрод;

б: 1 - пластинка из акриловой смолы; 2 - корпус; 3 - солнечный элемент; 4 - электрод; 5 -воздушный зазор

Фотоэлектрический эффект возникает в солнечном элементе при его освещении светом в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. В солнечном элементе из полупроводникового кремния толщиной 50 мкм поглощаются фотоны, и их энергия преобразуется в электрическую посредством p-n соединения (рис. 5).

Стоимость кремниевых элементов в США снизилась с 1970 г. по 1985 г. с 60 до 8 тыс. долл/кВт пиковой мощности. Успешно ведутся работы в США, Японии, ФРГ и Франции по созданию, тонкопленочных солнечных элементов с удельной стоимостью 1000 долл/кВт. Ежегодный прирост сбыта солнечных батарей в мире составляет 35% и в 1990 г. он должен достичь 500 МВт при стоимости 3000 долл/кВт. В настоящее время 25% мирового производства солнечных батарей приходится на Японию.

Переход на гетеросоединения типа арсенида галлия и алюминия, применение концентраторов солнечной радиации с кратностью концентрации 50-100 позволяет повысить КПД с 20 до 35%. Суммарная мощность солнечных ФЭП на основе аморфного кремния в 1985 г. составила 19 МВт. В США намечено строительство фотоэлектрической электростанции мощностью 100 МВт, причем для размещения солнечных батарей потребуется участок площадью 110 га. Ожидается, что КПД станции составит 23%, а годовая выработка электроэнергии - 216 ГВт·ч. Для обеспечения конкурентоспособности фотоэлектрических станций по сравнению с ТЭС и АЭС их стоимость должна снизиться в 5 - 10 раз и достичь 300 - 500 долл/кВт.