Використання ФЕП в сучасній енергетиці
Згенерована на основі сонячного випромінювання енергія зможе до 2050 року забезпечити 20-25% потреб людства в електриці і скоротить викиди вуглекислоти. Як вважають експерти Міжнародного енергетичного агентства (IEA), сонячна енергетика вже через 40 років при відповідному рівні поширення передових технологій буде виробляти близько 9 тисяч терават-годин – або 20-25% всієї необхідної електрики, і це забезпечить скорочення викидів вуглекислого газу на 6 млрд тонн щорічно.
У 2011 році близько 3% електроенергії Італії було отримано з фотоелектричних установок.
Існує декілька напрямів використання фотоелектричних перетворювачів. Одним із таких є комунікаційні системи (ретранслятори, мобільні радіосистеми, телефонні мережі, автономні системи контролю і управління тощо). Потужність фотоелектричних установок, застосовуваних в цій області, становить від кількох ват до декількох кіловат.
Використовують ФЕП й для підзарядка акумуляторів. Відомо, що якщо акумуляторні батареї тривалий час не знаходяться в роботі, їх ємність знижується. Застосування ФЕП дозволяє вирішити проблему саморазряда акумуляторів, як правило, найбільш дешевим, надійним і простим способом.
Катодний захист. Фотоелектричні перетворювачі знайшли широке застосування як джерело живлення систем захисту від корозії телекомунікаційних вишок, газопроводів, підземних металевих резервуарів та підземних конструкцій будівель, схильних до агресивного впливу навколишнього середовища. Як правило, їх потужність для цих цілей не перевищує 10 кВт.
|
|
|
Перетворювачі широко використовують й для сигнальних пристроїв - електроживлення за допомогою ФЕП вогнів безпеки, що встановлюються на лініях електропередач, висотних спорудах, світлових і звукових сигнальних пристроїв на залізничних коліях і автомобільних дорогах, автономні установки охоронної сигналізації тощо.
Десятки тисяч ФЕП в поєднанні з акумуляторними батареями використовуються в різних країнах для освітлення рекламних щитів, дорожніх і паркувальних знаків і покажчиків і т.д.. В тому числі всередині великих міст.
Сьогодні в різних країнах діє більше 100 000 фотоелектричних установок, що забезпечують живлення автономних метеостанцій, станцій автономного контролю температури і рівня води, витрати рідин в трубопроводах, контролю рівня забруднення повітря поблизу промислових підприємств тощо.
Енергетична ефективність фотоелектричних перетворювачів
Основні втрати енергії у ФЕП можна поділіти на такі фактори: відбивання оптичного випромінювання від поверхні перетворювача; проходження частини випромінювання через ФЕП без поглинання; розсіювання на теплових коливаннях напівпровідникової ґратки надлишкової енергії фотонів (ріст температури); не повне освітлення активної площі, що передбачає роботу на додатково створене власне навантаження та відповідно появу додаткового внутрішнього опору перетворювача; конструктивними та фізико-хімічними особливостями структури напівпровідників.
|
|
|
Для зменшення усіх видів втрат енергії у сонячних ФЕП розробляються й успішно застосовуються різні заходи: використання напівпровідників з оптимальною для сонячного випромінювання шириною забороненої зони, орієнтованих на ширший спектр; технологічне покращення і адаптація властивостей напівпровідникової структури шляхом її оптимального легування і створення вбудованих електричних полів; перехід від гомогенних до гетерогенних напівпровідникових структур; оптимізація конструктивних параметрів ФЕП (глибини залягання p-n переходу, товщини базового шару, частоти розподілу контактної сітки провідників тощо); застосування оптичних просвітлюючих покриттів [5]; застосування примусового охолодження активного шару ФЕП; створення каскадних ФЕП із змішаною схемою включення.
|
|
|
Фотоелектричні перетворювачі, які застосовуються у енергетичних сонячних модулях повинні відповідати ряду вимог, в першу чергу високому ККД перетворення оптичного випромінювання в діапазоні 0.3 – 10 мкм в електрику.
Основні напрями ФЕП
Нині прийнято розрізняти чотири покоління фотоелектричних елементів: кристалічні, тонкоплівкові, багатоперехідні сонячні елементи з концентраторами та ФЕП на основі органічних матеріалів. До кристалічних відносять: монокристалічні кремнієві та полікристалічні (мультикристалічні) кремнієві сонячні елементи, тонкошарові полі кремнієві недоліком яких є дуже висока вартість. Тонкоплівкові СЕ виготовляються на основі кремнію які у свою чергу можуть бути аморфні, мікрокристалічні, нанокристалічні; на основі телуриду кадмію (CdTe); на основі селеніду міді-індію-(галію) (CI(G) S). Вартість яких є не настільки високою, проте ефективність є значно меншою. Наступним поколінням є багатоперехідні сонячні елементи з концентраторами, вартість яких є надвисока та ФЕП на основі органічних матеріалів які мають не високу вартість.
Класичні кремнієві сонячні елементи, які базуються на фотоелектричному методі перетворення енергії мають ряд недоліків, зокрема, висока собівартість сонячних фотоелементів і енергетичних станцій на їх основі, висока токсичність виробництва матеріалів для фотоелементів ("сонячного" кремнію, напівпровідників, що містять кадмій, арсен, селен, телур тощо.)
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 204; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!