ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ЭЛЕМЕНТЫ
Устройства
для прямого преобразования световой или солнечной энергии в электроэнергию
называются фотоэлементами (по-английски Photovoltaics, от греческого
photos - свет и названия единицы электродвижущей силы - вольт). Преобразование
солнечного света в электричество происходит в фотоэлементах, изготовленных
из полупроводникового материала, например, кремния, которые под воздействием
солнечного света вырабатывают электрический ток. Соединяя фотоэлементы
в модули, а те, в свою очередь, друг с другом, можно строить крупные
фотоэлектрические станции. Крупнейшая такая станция на сегодняшний день
- это 5-мегаваттная установка Карриса Плейн в американском штате Калифорния.
КПД фотоэлектрических установок в настоящее время составляет около 10%,
однако отдельные фотоэлементы могут достигать эффективности 20% и более.
ИСТОРИЯ
ФОТОЭЛЕМЕНТОВ
История
фотоэлементов берет начало в 1839 году, когда французский физик Эдмон
Беккерель открыл фотогальванический эффект. За этим последовали дальнейшие
открытия:
В 1883 г. электрик из Нью-Йорка Чарльз Фриттс изготовил фотоэлементы
из селена, которые преобразуют свет в видимом спектре в электричество
и имеют КПД 1-2%. (светочувствительные элементы для фотоаппаратов до
сих пор делают из селена).
В начале 50-х годов ХХ века был изобретен метод Чохральского, который
применяется для выращивания кристаллического кремния.
В 1954 г. в лаборатории компании "Bell Telephone" синтезировали
силиконовый фотоэлектрический элемент с КПД 4%, в дальнейшем эффективность
достигла 11%.
В 1958 г. небольшие (менее 1 ватта) фотоэлектрические батареи питали
радиопередатчик американского космического спутника "Авангард".
Вообще, космические исследования сыграли важную роль в развитии фотоэлементов.
Во время нефтяного кризиса 1973-74 гг. сразу несколько стран запустили
программы по использованию фотоэлементов, что привело к установке и
опробованию свыше 3100 фотоэлектрических систем только в Соединенных
Штатах. Многие из них до сих пор находятся в эксплуатации.
Рынок фотоэлементов
Современное
состояние рынка фотоэлементов характеризуется достаточно стабильным
ростом, порядка 20% в год, однако объемы производства фотоэлементов
остаются довольно низкими. Производство модулей во всем мире в 1998
г. составило около 125 МВт, в то время как цена упала с 50 долларов
за 1 ватт в 1976 г. до 5 долларов за 1 ватт в 1999 г. Тем не менее,
киловатт-час электричества, выработанного фотоэлектрической системой,
все еще дороже традиционной электроэнергии в 3-10 раз (в зависимости
от конкретного местонахождения и вида системы). Таким образом, рынок
фотоэлементов пока занимает небольшую нишу в мировой экономике. Но он
продолжает стабильно расти в тех сегментах рынка, где фотоэлементы конкурентоспособны,
например, в автономных, удаленных от электросети системах.
Во
многих регионах мира прогресс весьма ощутим. Правительство Японии вкладывает
250 млн долларов в год в увеличение производственной мощности с 40 МВт
(1997г.) до 190 МВт (2000г.). Европейские страны проводят собственные
программы, стимулом к чему служит потребность в энергетической независимости
и экологические соображения. Эти программы в сочетании с экологическими
проблемами - такими, как изменение климата - способны значительно ускорить
развитие этой отрасли. Компания "Shell Solar" построила в
Германии крупнейший завод по производству фотоэлементов с годовым объемом
производства в 10 МВт, который намечено довести до 25 МВт. Стоимость
постройки завода -- 50 млн немецких марок.
По
материалам: http://air.1kz.biz
далее.