Quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirishning fotoelektrik usuli fotoelektrik effektning kashf etilishiga asoslangan - quyosh energiyasi kvantlarining infuzioni ostida tebranishlarni qo'llash orqali elektron o'tkazuvchanligini oshirish.

Bu ta'sir o'tkazgich materiallarida kuzatiladi, ularda kvantlarning energiyasi o'zgaradi. h Men, masalan, ustida yarataman p–n-foto oqimlarni o'tkazish

I f =eN e ,

de N e- o'tishda potentsiallar farqini yaratadigan elektronlar soni, buning natijasida qaytish to'g'rida o'tishda oqim oqimi oqadi. I, doimiy bo'lgan fotostrumga teng.

Noto'g'ri fotonlarning fotoelektrik konversiyasi, shuningdek, allaqachon yo'qolgan o'tkazuvchan elektronlarning tarqalishi, qo'llab-quvvatlanishi va rekombinatsiyasi paytida energiya isrof qilinadi.

Sanoat tomonidan ishlab chiqariladigan kremniy elementlarning (fotosellar) eng keng tarqalgani silikon elementlardir. Bundan tashqari, samaradorlikni oshirish va komponentlarning oqishini kamaytirish uchun ishlab chiqilayotgan boshqa turdagi va dizaynlar mavjud.

Dormouse elementining umumiyligi dormouse sanoatining ta'siri ostida yotishdir. Bunday o'tkazgich materiallar, masalan, kremniy, galliy arsenid, galliy arsenid, ular juda ko'p eskirish va eskirish natijasida so'na boshlaydi va ko'pincha elektr maqsadlarida ku ishlatilishi mumkin. Sintetik armaturani kauchuk o'tkazgich materiallari bilan parlatish 100 dan 1 mikrongacha yoki undan kam plastinka qalinligi bilan eng katta qiymatga etadi.

Sintetik elementlarning miqdorini o'zgartirish materiallarning chiqindilarini va ularni tayyorlash samaradorligini sezilarli darajada kamaytirish imkonini beradi.

Supero'tkazuvchilar materiallarning global ishlab chiqarishidagi farqlar ularning atom quduqlaridagi farqlar bilan izohlanadi.

Uyqu energiyasini elektr energiyasiga aylantirish samaradorligi yuqori emas. Kremniy elementlari uchun fraksiya 12…14% dan ortiq.

Ovoz elementlarining CCD-ni siljitish uchun tovush elementining old tomonidagi shaffof qoplamani yopishtiring. Natijada, o'tishi kerak bo'lgan uyquli uyqu miqdori ortadi. Qoplamasiz elementlar uchun tebranishning yo'qolishi 30% ga etadi.

Bu orada ular orzu elementlarini tayyorlash uchun past sifatli yangi materiallardan foydalanishni boshladilar. Ulardan biri amorf kremniy bo'lib, u kristalli kremniydan farqli ravishda muntazam tuzilishga ega emas. Amorf struktura uchun fotonni yutish va o'tkazuvchanlik zonasiga o'tish ehtimoli katta. Ota, bu yerda juda katta taassurot bor. Galliy arsenid (GaAs) sifatida ham tanilgan. GaAsga asoslangan elementlarning nazariy samaradorligi haqiqatda 25% ga yetishi mumkin, elementlarning samaradorligi 16% ga yaqin;

Yupqa tolali nimfa elementlari texnologiyasi ishlab chiqilmoqda. Laboratoriya namunalarida ushbu elementlarning CCD ko'rsatkichi 16% dan oshmasligidan qat'i nazar, hid pastroqdir. Ommaviy ishlab chiqarishda ishlab chiqarish tannarxini va materialning chiqindilarini kamaytirish ayniqsa qimmatlidir. Yaponiyada 8 ... 9% CCD bilan 0,1 ... 0,4 m 2 maydonga ega bo'lgan amorf kremniyda yupqa eritilgan elementlar ishlab chiqariladi. Eng keng yupqa tolali fotosellar kadmiy sulfid (CdS) asosidagi CCD 10% ni tashkil qiladi.

Yupqa tolali shprits elementlari texnologiyasidagi yana bir yutuq to'pga boy elementlarni olib tashlash bo'ldi. Hidi uyquli tebranish spektrining ko'p qismini hidlash imkonini beradi.

Ovoz elementining faol moddasi qimmat. Taloqning samarali vikorizatsiyasi uchun konsentratsiyalash tizimlari yordamida xalta elementi yuzasida yotish uchun viprominuing tanlanadi (2.7-rasm).

Radiatsiya oqimining ko'payishi bilan elementning xususiyatlari ta'sir qilmaydi, chunki harorat faol yoki passiv sovutish yordamida shamol bilan bir xil haroratda saqlanadi.

Ko'rinib turibdiki, linzalarga (masalan, tekis Fresnel linzalari), nometalllarga, to'liq ichki aks ettirish prizmalariga va boshqalarga asoslangan konsentratsiya qilinishi kerak bo'lgan juda ko'p tizimlar mavjud. Agar fotosellar yoki modullarning kuchli notekis taqsimlanishi mavjud bo'lsa, bu quyosh elementining qulashiga olib kelishi mumkin.

Konsentratsiyalash tizimlaridan foydalanish quyosh elektr stantsiyalarining ishlab chiqarishini kamaytirishga imkon beradi, chunki kontsentratsiya elementlari quyosh elementlariga qaraganda arzonroqdir.

Quyosh batareyalari narxining pasayishi dunyosida yirik fotovoltaik qurilmalarni qurish imkoniyati paydo bo'ldi. 1984 yilgacha AQSH, Italiya, Yaponiya, Saudiya Arabistoni va Germaniyada 200 kVt dan 7 MVt gacha boʻlgan 14 ta yirik quyosh elektr stansiyalari qurilgan.

Sony-ning fotovoltaik qurilmasi past samaradorlikka ega. U toza va bitmas-tuganmas energiya manbasiga ega, qulab tushadigan qismlari yo'q va xizmat ko'rsatuvchi xodimlarning doimiy nazoratini talab qilmaydi. Sonik elementlar ommaviy partiyalarda chiqarilishi mumkin, bu ularning kuchining pasayishiga olib keladi.

Quyosh batareyalari quyosh modullaridan yig'iladi. Bunday holda, energiyani aylantirish samaradorligi va yangi ishlab chiqarish texnologiyasiga ega ushbu qurilmalarning turlari va o'lchamlarini tanlash juda katta.

Quyosh energiyasi vaqti-vaqti bilan mavjud bo'lganligi sababli, fotovoltaik tizimlar quyosh energiyasidan ham, tabiiy gazdan ham foydalanadigan gibrid elektr stantsiyalariga eng oqilona bog'langan. Ushbu stansiyalarda yangi avlod gaz turbinalari o'rnatilishi mumkin. Fotovoltaik panellar va dizel generatorlaridan iborat gibrid kam quvvatli elektr stantsiyalari va ishonchli energiya etkazib beruvchilari.

9-rasm. Dormouse elementi fotoelektrik qayta yaratilishning qo'shtirnoq sifatida

Fotoo'tkazgich konvertorlari

Ular o'lchangan qiymatning o'zgarishini o'zgartiradilar va vikorizatsiya qilingan materialning tayanchini o'zgartiradilar (8-rasm). O'sha Vikoristovyvani Matereli ê napivprovydniki uchun noaniq, photovorodnydny napivprikovykhi kelganlar vaqti emas, aralashtirish aralashtirish napivprovydnikiv turlari bilan riznimi o'tishlari uchun emas. Bunday qayta yaratuvchilar passiv deb ataladi. tashqi oziq-ovqat talab qiladi. Ko'pincha, bu nom vikorizatsiyalangan teskari turni xarakterlaydi, masalan, yorug'likka sezgir rezistorlar.

Material asosiy zaryad tashuvchilarning kuchi funktsiyasiga asoslanadi, chunki tebranish intensivligi oshishi bilan kuch kuchayadi, o'tkazuvchanlik oshadi. O'tkazuvchanlikning bo'laklari proportsional tayanchga o'ralgan bo'lib, tarqalish intensivligining teskari funktsiyasiga tayanadigan strukturani yaratish mumkin; Eng muhim qo'llab-quvvatlash 100-200 ohm nuqtasida joylashtirilishi kerak va asosiy yordam megaohmlarga o'xshash bo'ladi. Nurda yotadigan rezistorlarni loyihalashda ko'pincha kadmiy sulfid yoki kadmiy selenid kabi materiallar qo'llaniladi.

Sonyachny elementlar

Quyosh elementlari fotoelektrik konvertorlar bo'lib, ular aylantirilgan elektromagnit energiyani elektr energiyasiga aylantiradi. Chiqish kuchlanishining sozlangan qiymatini o'zgartirish chiqish kuchlanishini o'zgartirishga aylanadi (9-rasm).

Konvertorning dizayni ikkita o'tkazgich elektrodlari orasiga joylashtirilgan fotosensitiv yuqori qarshilikli material to'pini o'z ichiga oladi. Elektrodlardan biri sezgir materialga ulangan, u orqali tebranish o'tadi va fotosensitiv materialga sarflanadi. To'liq yoritilganda, bitta element taxminan 0,5 Art elektrodlari orasidagi chiqish kuchlanishi bilan tebranadi.

Fotoelektrik to'p (9-rasm) sifatida, qoida tariqasida, o'tkazgich klapan fotosellari (qisqa tutashuvli to'p bilan fotosellar) ishlatiladi. Marvel: Valf fotosellarining konstruksiyalari

Elektr energiyasi manbai sifatida foydalaniladigan fotoelementning eng muhim parametrlaridan biri ta'sir koeffitsienti (CCF) hisoblanadi. Quyosh elementining CCDsi fotoseldan olinadigan elektr tokining maksimal bosimining natijasidir, fotoselga tushadigan ochiq rangli yorug'lik kuchiga qadar. CCD kattaroq bo'ladi, yorug'lik tebranish spektrining katta qismi burun strumasini yaratishda ishtirok etadi. Quyosh batareyalarining CCD-ni ilgari surish usullaridan biri bu eng keng spektral xususiyatlarga ega fotosellarni yaratishdir. Kremniydan tayyorlangan fotosellar 12% gacha CCD ga ega. Gallium arsenidiga asoslangan fotosellar 20% gacha bo'lgan CCD ga ega.

Ko'pchiligimiz xayolparast elementlarga shunday yoki boshqacha tarzda yopishib qolganmiz. Men kundalik maqsadlarda elektr energiyasini olib tashlash uchun quyoshli batareyalardan foydalanmoqchiman yoki foydalanmoqchiman, men dalada sevimli gadjetimni zaryad qilish uchun kichik quyoshli paneldan foydalanmoqchiman va mikrokalkulyatorda kichik quyoshli elementdan foydalanmoqchiman. Dekomuga tashrif buyurish baxti nasib etdi.

Uyqu energiyasini elektr energiyasiga aylantirish jarayoni qanday sodir bo'lishi haqida hech o'ylab ko'rganmisiz? Bu tushning barcha elementlarining ishining asosi qanday jismoniy hodisa? Keling, fizikaga qaytaylik va avlod jarayonini batafsil ko'rib chiqaylik.

Boshidanoq bu yerdagi energiyaning yadrosi quyosh nuri ekanligi yoki ilmiy ma'lumotlarga asoslanib, uyquli tebranish fotonlari doimo chiqib turishi aniq. Ushbu fotosuratlarni quyoshda doimo parchalanib turadigan, terisida energiya mavjud bo'lgan elementar zarralar oqimi sifatida ko'rish mumkin va shuning uchun butun yorug'lik oqimi o'zida bu energiyani olib yuradi.

Quyosh yuzasining har kvadrat metridan uzluksiz ravishda parchalanish shaklida 63 MVt energiya hosil bo'ladi! Ushbu tebranishning maksimal intensivligi ko'rinadigan spektr diapazoniga to'g'ri keladi - .

Shunday qilib, eksa endi Quyoshdan Yergacha bo'lgan masofada quyosh nuri oqimi energiyasining intensivligi atmosferadan o'tgandan keyin va sayyoramiz yuzasiga chiqqandan keyin o'rtacha 149,6 million kilometrni tashkil etishini aniqladi. kvadrat metrga taxminan 900 Vt.

Bu erda siz bu energiyani qabul qilishingiz va Quyoshning yorug'lik oqimining energiyasini qulab tushadigan zaryadlangan zarrachalar energiyasiga, sodda qilib aytganda, elektr energiyasidan olib tashlashga harakat qilishingiz mumkin.

Nurni elektr energiyasiga aylantirish uchun bizga kerak fotovoltaik konvertor. Bunday konvertorlar yanada kengroq bo'lib, ular bozorda keng sotiladi, ovozli markazlar deb ataladi - silikon plastinalardan tayyorlangan fotovoltaik konvertorlar.

Ranglar monokristaldir, ular taxminan 18% CCD ga ega, shuning uchun quyoshdan fotonlar oqimi 900 Vt / sq.m energiya zichligiga ega bo'lganligi sababli, u batareyaning kvadrat metri uchun 160 Vt elektr energiyasi uchun baholanishi mumkin í , bunday o'rtalardan yig'ilgan.

Bu erda "foto effekt" deb ataladigan hodisa mavjud. Fotoeffekt yoki fotoelektr effekti- bu yorug'lik yoki boshqa elektromagnit tebranish infuziyasi ostida nutq orqali elektronlarning tebranish hodisasi (nutq atomlaridan elektronlarning ajralish hodisasi).

1900 yilda kvant fizikasining otasi Maks Plank kichik qismlarda va kvantlarda engil eriydigan va o'chib ketadigan sho'rvani osib qo'ydi va 1926 yilda kimyogar Gilbert Lyuis otonlarni chaqirdi.

Har bir foton energiyaga ega, uni E = hv formulasi yordamida hisoblash mumkin - Plank doimiysi tarqalish chastotasiga ko'paytiriladi.

Maks Plank g'oyasiga o'xshab, u 1887 yilda Gerts tomonidan kashf etilgan va keyin 1888 yildan 1890 yilgacha Centuries tomonidan chuqur o'rganilgan oqilona hodisaga aylandi. Oleksandr Stoletov fotoeffektni eksperimental ravishda o'rganib chiqdi va fotoeffekt uchun uchta qonunni o'rnatdi (Stoletov qonunlari):

Fotokatodga tushadigan elektromagnit tebranishlarning doimiy spektral taqsimoti bilan fotooqim katodning energiya yorqinligiga mutanosib ravishda to'yingan bo'ladi (aka: 1 soniyada katoddan urilgan fotoelektronlar soni, intensivlikni sozlash bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsional). ).

Fotoelektronlarning maksimal oqimi tushayotgan yorug'likning intensivligiga bog'liq bo'lib, uning chastotasi bilan belgilanadi.

Teri uchun foto effekt o'rtasida farq bor, shuning uchun yorug'lik chastotasi minimal (bu nutqning kimyoviy tabiatiga bog'liq va sirtda paydo bo'ladi), pastroq, chunki fotoeffekt mumkin emas.

Keyinchalik, 1905 yilda Eynshteyn fotoeffekt nazariyasiga oydinlik kiritdi. Siz yorug'likning kvant nazariyasi va energiyaning saqlanish va o'zgarishi qonuni ogohlantirilgan va undan qochganlarni qanday qilib mo''jizaviy tarzda tushuntirishini ko'rsatasiz. Eynshteyn 1921 yilda Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan fotografik effektga o'z minnatdorchiligini yozdi:

Va bu erda minimal ish bor, chunki atomni nutqdan mahrum qilish uchun elektronni yo'q qilish kerak. Yana bir qo'shimcha - chiqishdan keyin elektronning kinetik energiyasi.

Bu foton atomning elektroni tomonidan so'riladi, shuning uchun atomdagi elektronning kinetik energiyasi so'rilgan foton energiyasi miqdoriga ko'payadi.

Bu energiyaning bir qismi elektronning atomni tark etishiga, elektronning atomni tark etishiga va butunlay qulash qobiliyatini yo'q qilishga sarflanadi. To'g'ridan-to'g'ri elektronlar esa elektr oqimi yoki foto oqimidan boshqa narsaga arzimaydi. Natijada, foto effekt tufayli nutqda EPC ning xatosi haqida gapirishimiz mumkin.

Buti bo'ldi, Quyosh batareyasi undagi foto effektga muvofiq ishlaydi. Fotovoltaik konvertorda elektronikaning "tebranishlari" qayerda? Fotoelektrik konvertor, quyosh yadrosi yoki fotoelement fotoelektrik effektga ega emas, balki ichki fotoeffekt bo'lib, "klapan fotoeffekti" maxsus nomini keltirib chiqarishi mumkin.

Quyosh nuri ta'sirida o'tkazgichning p-n o'tish joyida fotoeffekt paydo bo'ladi va EPC sifatida namoyon bo'ladi, agar elektronlar fotoelementdan mahrum bo'lmasa, hamma narsa qisqa tutashgan to'pda paydo bo'ladi, agar elektronlar tananing bir qismini yo'qotsa. , Boshqa qismga o'tish.

Yer qobig'idagi kremniy uning massasining 30% ni tashkil qiladi, shuning uchun u hamma joyda qoralanadi. Supero'tkazuvchilarning o'ziga xosligi shundaki, ular o'tkazgichlar yoki dielektriklar emas, ularning o'tkazuvchanligi uyning kontsentratsiyasiga, haroratga va suyuqlik oqimiga bog'liq.

Supero'tkazuvchilardagi himoyalangan zonaning kengligi bir qator elektron voltlarga aylanadi va bu elektronlarni ko'rsatadigan atomlarning valentlik bandining yuqori darajasi va o'tkazgich zonasining pastki darajasi o'rtasidagi energiyadagi farqdir. Kremniyning kengligi 1,12 eV bo'lgan himoyalangan zonaga ega - shpritsni parlatish uchun zarur bo'lgan bir xil zona.

p-n birikmasi. Fotoelementdagi qotishma kremniy sharlar p-n birikmasini hosil qiladi. Bu erda elektronlar uchun energiya to'sig'i paydo bo'ladi, ular valentlik bandini yo'qotadi va bir yo'nalishda qulab tushadi, boshqa holatda esa eshiklar to'g'ridan-to'g'ri qulab tushadi. Quyosh elementidan energiya shu tarzda chiqadi, shuning uchun quyosh elementidan elektr energiyasi ishlab chiqarilishi mumkin.

Fotonlarning ta'sirini qo'llab-quvvatlaydigan P-n birikmasi zaryad tashuvchilar - elektronlar va ramkalar - har xil, hech bo'lmaganda bir yo'nalishda yiqilishiga yo'l qo'ymaydi, ular bo'linadi va to'siqning turli tomonlarida paydo bo'ladi. Yuqori va pastki elektrodlar yordamida lanjugga tayinlangandan so'ng, lanjugda quyosh nuri ta'siriga mos keladigan fotoelektrik konvertor yaratiladi.

Hayot va boshqa ob'ektlarni elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan quyoshning qimmatsiz energiya almashinuvini samarali o'zgartirish yashil energiyaning boy apologistlarining ezgu va'dasidir.

Quyosh batareyasi yoki CCD ning ishlash printsipidan qat'i nazar, bunday tizimlarning yuqori samaradorligi haqida hali gapirish mumkin emas. Elektr yo'q bo'lsa yomon bo'lardi. Bu xatomi? Bundan tashqari, bugungi kunda Rossiyada quyosh panellari yordamida bir qator xususiy uy xo'jaliklariga "bepul" elektr energiyasi muvaffaqiyatli etkazib berilmoqda. Hali nimadan boshlashni bilmayapsizmi?

Quyosh panelining qurilmasi va ishlash tamoyillari haqida qancha kam bilsak, quyosh tizimining samaradorligini nima aniqlashini bilib olasiz. Va maqolada joylashtirilgan videokliplar quyosh panelini fotosellardan ho'l qo'l bilan olib tashlashga yordam beradi.

"Uyqu energiyasi" mavzusida juda ko'p nuanslar va chalkashliklar mavjud. Ko'pincha yangi boshlanuvchilar uchun dastlab notanish atamalar bilan tanishish juda muhimdir. Ammo hech kimsiz quyosh energiyasi bilan shug'ullanish, "uyqusimon" energiya ishlab chiqarish uchun o'z uskunangizni sotib olish mantiqiy emas.

Sizga noma'lum, siz nafaqat ulanmagan panelni tanlashingiz, balki ulangan holda uni yoqishingiz yoki undan arzimas miqdorda energiya olishingiz mumkin.

Galereya rasmlari

Quyosh panelidan maksimal quvvatni faqat uning qanday ishlashi, qanday komponentlar va agregatlar birlashtirilganligi va hamma narsa qanday to'g'ri ulanganligini bilish orqali aniqlash mumkin.

Yana bir nuance - "uyqusimon batareya" atamasining ma'nosi. "Batareya" so'zi elektr energiyasini saqlaydigan har qanday qurilmani anglatadi. Aks holda, oddiy kuydiruvchi radiator fikrga tushadi. Biroq, quyosh batareyalari ishlamay qolganda, vaziyat tubdan farq qiladi. Xushbo'y hid o'z-o'zidan hech narsa to'plamaydi.

Ko'pgina yangi energiya turlari - gidroenergetika, engil okeanning mexanik va issiqlik energiyasi, shamol va geotermal energiya - cheklangan potentsial yoki keng diapazondagi sezilarli qiyinchiliklar bilan tavsiflanadi. Ko'p sonli yangilangan energiya manbalarining umumiy salohiyati to'plangan energiyani quyi darajadan kattalik tartibidan ko'proq oshirish imkonini beradi. Yana bir energiya manbai - Quyosh. Quyosh, spektral sinf 2 yulduzi, sariq mitti, barcha asosiy parametrlari bo'yicha teng o'rtacha yulduz: massa, radius, harorat va mutlaq qiymat. Bu oynaning bir o‘ziga xos xususiyati bor – u bizning ko‘zgumiz va insoniyat o‘zining barcha faoliyatida bu o‘rta oynani talab qiladi. Bizning yoritgichimiz Yerni taxminan 10 17 Vt bosim bilan ta'minlaydi - bu diametri 12,7 ming bo'lgan "qora quyon" ning kuchi. km, bu asta-sekin sayyoramizning Quyoshiga halokatni yoritadi. Quyosh nurining intensivligi baland kengliklarda, quyosh zenitda bo'lgan dengiz sathida kamroq bo'ladi va 1 kVt / m 2 ga aylanadi. Tushdagi energiyani aylantirishning yuqori samarali usullarini ishlab chiqish bilan Quyosh tez o'sib borayotgan, yuzlab yillar davomida cho'zilgan energiya iste'molini ta'minlashi mumkin.

Keng miqyosdagi quyosh energiyasini ishlab chiqarishga qarshi bo'lganlarning dalillari asosan quyidagi dalillarga asoslanadi:

1. Shu bilan birga, uxlab yotgan nurlanishning intensivligi kichik va uyqu energiyasining keng ko'lamli o'zgarishi hatto katta maydonlarda ham ko'rinadi.

2. Uyquchi energiyani o'zgartirish juda qimmatga tushadi va amalda haqiqiy bo'lmagan moddiy va mehnat xarajatlarini talab qiladi.

Haqiqatan ham, yorug'lik energiyasi byudjetidan elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun transformatsiya tizimlari bilan qoplangan Yer maydoni qanchalik katta bo'ladi? Shubhasiz, bu soha ishlab chiqilayotgan transformatsiya tizimlarining samaradorligidadir. Quyosh energiyasini o'tkazgich fotoelementlari yordamida to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantiradigan fotoelektrik konvertorlarning samaradorligini baholash uchun biz tsiklik energiya koeffitsienti (CCD) tushunchasini kiritamiz va tebranish elektr energiyasining intensivligi o'rtasidagi bog'liqlik nimani anglatadi. bu element tomonidan, dormouse quyoni fotosel yuzasiga tushmaguncha. Shunday qilib, 10-12 Vt elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun 10% dan ortiq (er usti energiya ehtiyojlari uchun seriyali sanoat ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan kremniy fotoelementlar uchun CCD tipik qiymatlari) dormouse konvertorlarining CCD bilan. Fotoreversallar bilan 4 * 10 maydonni qoplash kerak bo'ladi. Yon tomondan 200 km. Bunday holda, quyosh nurlanishining intensivligi 250 Vt / m2 deb qabul qilinadi, bu yangi kengliklar uchun tog 'jinslari cho'zilishining odatiy o'rtacha qiymatiga to'g'ri keladi. Bu quyosh radiatsiyasining "past intensivligi" bo'lib, keng miqyosli quyosh energiyasining rivojlanishiga to'sqinlik qiladi.

Ko'proq zulmatni keltirish uchun biz sizning dalilingiz bilan yakunlaymiz: ertaga bu energiyani eritib yuborish uchun tush energiyasini o'zgartirish muammosi bugun hal qilinishi kerak. Biz ushbu muammoni yadro termoyadroviy sintezining eng ilg'or energetika rivojlanishi doirasida ko'rib chiqmoqchimiz, agar samarali reaktor (Sonce) o'zining tabiatiga ko'ra ko'p million yillar davomida ishonchli va xavfsiz ishlash uchun manba bo'lsa va bizning vazifa birinchi navbatda yerga konvertatsiya qilish podstansiyasini rivojlantirishdan iborat. Shu bilan birga, quyosh energiyasi dunyosida keng qamrovli tadqiqotlar olib borildi, bu yaqin kelajakda energiyani saqlashning ushbu usuli iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq va sezilarli darajada samaraliroq bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi.

Rossiya tabiiy resurslarga boy. Bizda qazib olinadigan yoqilg'i - ko'mir, nafta, gazning katta zaxiralari mavjud. Biroq, bizning mintaqamiz uchun uyquning vikariy energiyasi katta ahamiyatga ega. Rossiya hududining katta qismi yuqori kengliklarda joylashganligidan qat'i nazar, bizning mintaqamizning katta yomg'irli hududlari o'zlarining iqlimi tufayli quyosh energiyasining keng doirasiga juda mos keladi.

Yerning ekvatorial kamarining ekstremal qismida va bu kamarga yaqin boʻlgan hududlarda sonar energiyasining oʻsishining yanada katta istiqbollari mavjud boʻlib, ular sonar energiyasining yuqori darajasi bilan ajralib turadi. Shunday qilib, Oʻrta Osiyoning bir qator mintaqalarida quyosh energiyasining toʻgʻridan-toʻgʻri oqimining chastotasi har bir daryoda 3000 yilga yetadi, quyosh energiyasining daryo oqimi esa gorizontal yuzada 1500 - 1850 kVt/yilga etadi.

Bosh ko'rsatmalari bilan galusa bu soatda uyqu energiyasini aylantirish ustida ishlamoqda:

- to'g'ridan-to'g'ri issiqlik bilan isitish (issiqlik energiyasini olib tashlash) va termodinamik konversiya (quyosh energiyasini issiqlikka oraliq aylantirish bilan elektr energiyasini tortib olish);

- Quyosh energiyasining fotoelektrik transformatsiyasi.

To'g'ridan-to'g'ri issiqlik bilan isitish tovush energiyasini aylantirishning eng oddiy usuli bo'lib, Rossiyaning suv-botqoq erlarida va ekvatorial zonaning chekkalarida quyoshli yonish moslamalarida, issiq suv quyish, sovutish suvi, Snenny haydovchisida keng qo'llaniladi. Issiqlik hosil qiluvchi quyosh tizimlarining asosi tekis quyosh kollektorlari - quyosh isitishining asosi. Loy bilan aloqa qiladigan suv yoki boshqa suv isitiladi, so'ngra qo'shimcha nasos yoki tabiiy aylanish orqali yangisidan chiqariladi. Keyin bo'g'imga borish uchun joy isitiladi va bemorlar ehtiyojlarga e'tibor berishadi. Bunday qurilma maishiy issiq suv ta'minoti tizimlari uchun javob beradi.

Elektr energiyasi - uzatish va uzatish uchun energiyaning eng qulay shakli. Shuning uchun quyosh energiyasini issiqlikka aylantirib, keyinchalik elektr energiyasiga aylantiradigan quyosh elektrostantsiyalarini rivojlantirishga katta qiziqish bor edi.

Hozirgi vaqtda quyosh issiqlik elektr stansiyalarining eng keng assortimenti ikkita turdagi: 1) qo'shimcha yuqori hajmli tekis oynalarda ishlaydigan bitta quyosh qabul qiluvchida quyosh energiyasi kontsentratsiyasiga ega minora tipidagi; 2) fokus nuqtasida issiqlik kirishlari va past bosimli transformatsiyalar mavjud bo'lgan paraboloidlar va parabolik tsilindrlarning pushti rangli tizimi.

2. SONYACHIK ENERGIYANING RIVOJLANISHI

70-yillarning oxiridan 80-yillarning boshiga qadar dunyoning turli burchaklarida quvvati 0,5 dan 10 MVt gacha bo'lgan minora tipidagi ettita log tipidagi quyosh elektr stantsiyalari (SPP) qurilgan. 10 MVt quvvatga ega eng katta SES (Solar One) Kaliforniyada qurilgan. Bu SESning barchasi bitta printsipga asoslanadi: quyoshdan keyin keladigan ko'zgu-geliostatlarning tekis zaminida joylashgan maydon qabul qiluvchi-qabul qiluvchining uyquchan almashinuvini aks ettiradi, yuqori darajaga ko'tarilgan qurilmalar. Qabul qiluvchi, mohiyatiga ko'ra, o'rtacha parametrlarning suv bug'i hosil bo'ladigan quyosh qozonidir, keyinchalik u standart bug 'turbinasiga yuboriladi.

Hozirgi vaqtda ushbu SESlarning har biri endi ishlamaydi, chunki ular avvalgi Vikoniya dasturlari uchun mo'ljallangan edi va ularning tijorat elektr stantsiyalari sifatida ishlashi yaroqsiz bo'lib qoldi. 1992 yilda tug'ilgan Nyu-Kaliforniyadagi Edison kompaniyasi energiya va sanoat kompaniyalari konsorsiumini tuzdi, ular AQSh Energetika vazirligi bilan birgalikda Solar One konstruksiyalari asosidagi loyihani moliyalashtiradi. Loyiha uchun Solar Two quvvati 10 MVtga yetishi mumkin, bu esa avvalgidek yo'qotishga olib keladi. Rejalashtirilgan rekonstruksiyaning asosiy g'oyasi asl qabul qiluvchini suv bug'ini to'g'ridan-to'g'ri olishdan qabul qiluvchiga oraliq issiqlik tashuvchi suyuqlik (nitrat tuzlari) bilan almashtirishdir. SES sxemasi issiqlik uzatish idishida yuqori haroratli moy bilan Solar One-ga joylashtirilgan shag'al akkumulyatori o'rniga nitrat akkumulyatorli idishni o'z ichiga oladi. Qayta qurilgan GESni ishga tushirish 1996 yilga mo'ljallangan edi. Ishlab chiquvchilar uni keyingi bosqichda 100 MVt quvvatga ega GES qurish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan prototip sifatida ko'rishadi. Bunday miqyosda ushbu turdagi SES organik yonish bo'yicha TES bilan raqobatbardosh ko'rinishi kutilmoqda.

Yana bir loyiha – PHOEBUS SES minorasi Germaniya konsorsiumi tomonidan amalga oshirilmoqda. Loyiha atmosfera havosi isitiladigan, bug 'qozonining to'g'ridan-to'g'ri yonida joylashgan, suv bug'i hosil bo'ladigan hajmli qabul qiluvchiga ega, quvvati 30 MVt bo'lgan ko'rgazmali gibrid (quyoshda yonadigan) GES qurilishini o'tkazadi. Rankine siklida ishlaydi. Qabul qilgichdan qozongacha bo'lgan havo yo'lida tabiiy gazni tupurish uchun bug'li idish o'tkaziladi, uning miqdori kun davomida belgilangan bosimni ushlab turish uchun sozlanadi. Rozrahunki shuni ko'rsatadiki, masalan, daryo suvini qazib olish uchun 6,5 GJ / m 2 ishlab chiqarish (Ukrainaning suv bosgan hududlari uchun xos bo'lgan narsaga o'xshash) 160 ming geliostatning umumiy yuzasiga ega SES hisoblanadi. m 2, taxminan 290,2 GVt * yil / yil quyosh energiyasi va yong'indan olingan energiya miqdori yiliga 176,0 GVt * ni tashkil qiladi. Bu sur'atda SES har bir daryoda 87,9 GVt*yil elektr energiyasi ishlab chiqaradi, bu esa o'rtacha CAC 18,8% ni tashkil qiladi. Bunday ko'rsatkichlar uchun SES tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasining quvvati organik yonish natijasida hosil bo'lgan TESga teng emas.

80-yillarning o'rtalaridan boshlab, Kaliforniyaning Yangi LUZ kompaniyasi birinchi SESdan hozirgigacha 13,8 dan 80 MVtgacha o'sib borayotgan individual bosimli parabolik silindrsimon kontsentratorlar (PCC) bilan to'qqizta SESni yaratdi va tijorat maqsadlarida foydalanishga topshirdi. SESning umumiy quvvati 350 MVtga tushdi. Ushbu SES vikoristani PCC diafragma bilan, birinchi SESdan hozirgilariga o'tish paytida ko'paydi. Quyoshni bir o'qda qo'riqlab, kontsentratorlar quyosh nurlanishini vakuum trubkasi yaqinida joylashgan qabul qiluvchilarning quvur qismlariga qaratadi. Qabul qilishning o'rtasida yuqori haroratli noyob sovutish suvi oqadi, u 380 ° S ga qadar isitiladi va keyin bug 'generatoriga suv bug'ining issiqligini chiqaradi. SES sxemasida bug 'generatori qo'shimcha pik elektr energiyasini ishlab chiqarish, shuningdek o'zgargan insolyatsiyani qoplash uchun yuqori hajmdagi gazni ham uzatadi.

MSKning nomlari Qo'shma Shtatlarda MSKning hech qanday cheklovlarsiz ishlashiga ruxsat beruvchi qonunlar mavjud bo'lgan davrda yaratilgan va amalda bo'lgan. Ushbu qonunlarning oxiri, masalan, 80-yillar, LUZ kompaniyasining bankrot bo'lishiga olib keldi va bu turdagi yangi SES paydo bo'ldi.

To'qqizta navbatchi SPPdan beshtasini (3 dan 7 gacha) boshqargan KJC (Kramer Junction Company) ushbu SPPlarning samaradorligini oshirish, ularni ishlatish xarajatlarini kamaytirish va ularning iqtisodiy foydalarini yangi fikrlarda Blivimi olish majburiyatini oldi. Ayni paytda ushbu dastur muvaffaqiyatli amalga oshirilmoqda.

Shveytsariya Quyoshdan eng katta energiya oladigan yetakchilardan biriga aylandi. 1997 rubl uchun ma'lumotlar uchun. Bu yerda quvvati 1 dan 1000 kVt gacha bo‘lgan fotovoltaik konvertorlar asosidagi 2600 ga yaqin quyosh qurilmalari qurilgan. “Quyosh-91” deb nomlangan va “Energiyadan xoli Shveytsariya uchun” shiori ostida amalga oshirilayotgan dastur bugungi kunda energiyaning 70 foizdan ortig‘ini import qiluvchi mintaqaning dolzarb ekologik muammolari va energetik mustaqilligini ta’minlashga katta hissa qo‘shmoqda. 2-3 kVt quvvatga ega quyosh qurilmalari ko'pincha binolar va jabhalarga o'rnatiladi. Ushbu o'rnatish o'rtacha 2000 kVt soat elektr energiyasini ishlab chiqaradi, bu o'rtacha shveytsariyalik uy xo'jaligining kundalik ehtiyojlari uchun etarli. Buyuk kompaniyalar o'zlarining ishlab chiqarish binolari hududida 300 kVtgacha quvvatga ega quyosh elektr stantsiyalarini o'rnatadilar. Bunday stansiya korxonalarning elektr energiyasi iste’molini 50-60 foizga qoplaydi.

Elektr uzatish liniyalarini yotqizish foydasiz bo'lgan Alp tog'larining baland tog'larida, shuningdek, katta qiyinchiliklarga duch keladigan quyosh qurilmalari paydo bo'ladi. Amaliyot dalillari shuni ko'rsatadiki, Sontse hozirda mintaqadagi barcha turar-joy binolarining ehtiyojlarini qondira oladi. Binolar va binolarning devorlariga, avtomobil yo'llarining shovqinsiz to'siqlariga, transport va sanoat kemalariga o'rnatilgan quyosh elektr stantsiyalari qimmat qishloq joylarining namligini taqsimlash uchun mos emas. Grimzel qishlog'idagi avtonom quyosh elektr stantsiyasi yo'l tunnelini yoritish uchun elektr energiyasini etkazib beradi. Sho‘r uchastkasi yaqinida 700 metr uzunlikdagi shovqindan himoya qiluvchi panjara ustiga o‘rnatilgan quyosh batareyalari 100 kVt elektr energiyasini ta’minlashi kutilmoqda.

Yuqori energiyali quyosh energiyasining hozirgi kontseptsiyasi Arisdorfdagi shisha binolarni qurishda eng aniq namoyon bo'ladi, bu erda 50 kVt quvvatga ega quyosh panellari fasad dizaynini qayta yaratishda loyihalashda qo'shimcha rol o'ynadi. Yotoq transformatorlarining havo oqimi koeffitsienti ular yuqori darajada qizdirilganda pasayadi, shuning uchun tashqi havoni chiqarish uchun panellar ostiga ventilyatsiya quvurlari yotqiziladi. Ma'muriy binoning tashqi va kirish jabhalarida quyoshda porlab turadigan, hech bo'lmaganda elektr energiyasini ta'minlaydigan to'q ko'k rangli fotoreflektorlar dekorativ qoplama rolini o'ynaydi.

Rivojlanayotgan mamlakatlarda alohida stendlarni elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun, chekka qishloqlarda madaniyat markazlarini jihozlash uchun ko'plab qurilmalar mavjud, bu erda FEU har doim televizorlar bilan jihozlanishi mumkin va hokazo. Bunday holda, elektr energiyasining mavjudligi emas, balki ijtimoiy ta'sir birinchi o'ringa chiqadi. Ushbu mamlakatlarda FEUni targ'ib qilish dasturlari xalqaro tashkilotlar tomonidan faol qo'llab-quvvatlanadi va Jahon banki "Sonyachny tashabbusi" asosida ularning moliyaviy yordamini oladi. Masalan, Keniyada qolgan 5 yil ichida qo'shimcha elektr stantsiyasi orqasida 20 000 qishloq birliklari elektrlashtirildi. 1986 yildan 1992 yilgacha Hindistonda FEUni targ'ib qilish bo'yicha katta dastur amalga oshirilmoqda. Qishloq munitsipalitetida FEU o'rnatish uchun 690 million rupiy sarflandi.

Sanoat rivojlangan mamlakatlarda FEU vikoristoni bir nechta rasmiylar tomonidan faol ravishda tushuntiriladi. Birinchidan, FEU dovkillarga qimmat oqim o'rnini bosadigan ekologik toza qurilmalar sifatida qaraladi. Boshqacha qilib aytganda, xususiy binolarda FEUni o'rnatish energiya avtonomiyasiga yordam beradi va markazlashtirilgan elektr ta'minotidagi mumkin bo'lgan uzilishlar paytida elektr ta'minotini himoya qiladi.

3. QUYOSH ENERGIYASINI FOTOELEKTRIK AYLANISHI

Supero'tkazuvchilarda fotoeffekt mexanizmini tushunishga muhim hissa qo'shgan Rossiya Fanlar akademiyasining Fizika-texnika instituti (PTI) boshlig'i, akademik A.F. Ioffe. O'tgan o'ttiz yil ichida, B.T. Kolomiets va Yu.P. Maslakovetsda FTI o'sha paytda rekord CCD = 1% bo'lgan kumush-talli fotosellarni yaratdi.

Quyosh batareyalarining energiya maqsadlarida keng qo'llanilishi 1958 yilda Yerning bir bo'lakli sun'iy yo'ldoshlari - Radyanskiy "Suputnik" 3 va Amerikaning "Vanguard" 1 ning ishga tushirilishi bilan boshlandi. Bundan buyon 35 yil davomida quyosh batareyalari kosmik kemalar va "Salyut" va "Mir" kabi yirik orbital stansiyalarni energiya bilan ta'minlashning asosiy va ehtimol yagona manbai bo'lib kelgan. Kosmik maqsadlar uchun quyosh batareyalarini ishlab chiqishda katta muvaffaqiyatga erishildi, bu ishni erdan fotovoltaik energiyadan boshlash imkonini beradi.

Fotoelementlarning asosini o'tkazuvchanlik mexanizmlari har xil bo'lgan ikkita o'tkazgich o'rtasida joylashgan p-n birikmasiga ega o'tkazgich strukturasi tashkil qiladi. E'tibor bering, bu atama ingliz tilidagi ijobiy (ijobiy) va salbiy (salbiy) so'zlaridan kelib chiqqan. Uy o'tkazgichga kirish turini o'zgartirib, har xil turdagi o'tkazuvchanlikni tanlang. Masalan, davriy sistemaning III guruhi atomlari D.I. Kristalli kremniyga kiritilgan Mendelev qolgan yadro (ijobiy) o'tkazuvchanlikni beradi va V guruh uylari - elektron (salbiy). Kontakt yoki n-o'tkazgichlar ular o'rtasida quyosh fotoelementining ishlashida juda muhim rol o'ynaydigan kontaktli elektr maydoni yaratilgunga qadar yaratilishi kerak. Keling, kontakt potentsialidagi farqning sababini tushuntiramiz. P- va n-tipli o'tkazgichlar bitta monokristalga ulanganda, n-tipli o'tkazgichdan p-tipli i o'tkazgichga elektronlarning diffuziya oqimi sodir bo'ladi, ammo elektronlar p-dan n-o'tkazgichga o'tadi. Ushbu jarayon natijasida p-n o'tish joyiga ulashgan p-tipli o'tkazgichning bir qismi manfiy zaryadlanadi va p-n o'tish joyiga ulashgan n-tipli o'tkazgichning bir qismi esa musbat zaryadlanadi. Shunday qilib, p-n o'tish joyi yaqinida elektronlar va zarrachalarning tarqalishi jarayoniga qarshi turadigan ikkilamchi zaryadlovchi to'p hosil bo'ladi. Darhaqiqat, diffuziya elektronlarning n-hududidan p-mintaqasiga oqishini oldini oladi va zaryadlangan sharning maydoni, o'z navbatida, elektronlarni n-mintaqaga aylantiradi. Xuddi shunday tarzda, p-n o'tish maydoni p-dan n-mintaqaga diffuziya tarqalishiga qarshi boradi. Qarama-qarshi tomonda ishlaydigan ikkita jarayon (elektr maydonidagi burun oqimining tarqalishi va oqimi) natijasida statsionar, teng holat o'rnatiladi: kordonda elektronlarning kirib kelishiga to'sqinlik qiladigan zaryadlovchi shar hosil bo'ladi. n-direktor va p-direktordan. Boshqacha qilib aytganda, p-n o'tish hududida energiya (potentsial) to'siq mavjud bo'lib, n-o'tkazgichdan ba'zi elektronlarni va p-o'tkazgichdan simlarni ko'p energiya sarflash uchun. Rektifikatorlar, tranzistorlar va boshqa o'tkazgich qurilmalarda keng qo'llaniladigan pn o'tkazgichning elektr xarakteristikalari tavsifiga to'xtalmasdan, fotoelementlardagi pn birikmasini ko'rib chiqamiz.

Chiroq o'chirilganda, telefon liniyasida telefon-sim juftliklari faollashadi. Yagona o'tkazgichda fotoqo'zg'alish faqat elektronlar va ularni bo'sh joy bilan baham ko'rmaydigan zarrachalarning energiyasini oshiradi, shuning uchun elektronlar va bloklar geometrik pidagi tartibdan mahrum bo'lishdan ko'ra, "energiya maydoni" bilan bo'linadi. Burunning bir qismi uchun fotoelektroelektrodestruktiv kuchning (photoERS) paydo bo'lishi qo'shimcha kuch bilan ta'minlashi mumkin. Noto'g'ri muhim burunlarning eng samarali qismi p-n o'tish joyida joylashgan. P-n o'tish joyi yaqinida hosil bo'lgan "asosiy bo'lmagan" elementlar (n-o'tkazgichdagi yo'nalishlar va p-o'tkazgichdagi elektronlar) p-n o'tish joyiga tarqaladi, p-n o'tish maydoni tomonidan so'riladi va o'tkazgichga tashlanadi, unda asosiy fikrlar mavjud: elektronlar n-tipli o'tkazgichda lokalizatsiya qilinadi va eshiklar p-turi. Natijada, p tipidagi o'tkazgich ortiqcha musbat zaryadni, n tipidagi o'tkazgich esa manfiy zaryadni olib tashlaydi. Fotoelementning n- va p-mintaqalari o'rtasida potentsiallar farqi mavjud - fotoERS. FotoERSning qutbliligi p-n o'tish joyining "to'g'ridan-to'g'ri" siljishini ko'rsatadi, bu to'siqning balandligini pasaytiradi va hududdan n-mintaqaga teshiklarning in'ektsiyalarini va n-mintaqasidan p-mintaqasiga elektronlarni birlashtiradi. Ushbu ikki uzaytirish mexanizmining ta'siri natijasida - yorug'lik ostida burun oqimining to'planishi va ularning potentsial to'siqning kamaytirilgan balandligi orqali chiqishi - yorug'likning turli intensivligida, p bu fotoERS qiymati hisoblanadi. Bunday holda, yorug'likning keng doirasi uchun fotoEPC qiymati yorug'lik intensivligining logarifmiga mutanosib ravishda ortadi. Juda yuqori yorug'lik intensivligida ham, agar potentsial chiziq amalda nolga teng bo'lsa, fotoERS qiymati to'yinganlikka erishadi va yoritilmagan p-n o'tish joyidagi chiziq balandligiga teng bo'ladi. To'g'ridan-to'g'ri yoritilganda va mos keladigan kontsentratsiyalardan 100 - 1000 martagacha konsentrlanganda, fotoERS qiymati p-n o'tishning kontakt farqi potentsiali qiymatining 50 - 85% ni tashkil qiladi.

Shu tarzda, biz p-n o'tishning n-mintaqalari kontaktlarida sodir bo'ladigan foto-EPS jarayonini ko'rib chiqamiz. Yoritilgan p-n o'tish joyi elektr lankusida qisqa tutashganda, yorug'lik intensivligi va yorug'lik hosil qilgan elektron yadro juftlari soniga mutanosib bo'lgan oqim oqadi. Quyosh batareyasida ishlash uchun kalkulyator kabi elektr lansetni yoqsangiz, nayzadagi oqim hajmi o'zgaradi. Korisnoy vantagenening elektr tayanchini tovush elementining lansetiga joylashtiring va uni uning avantajasiga beriladigan maksimal elektr quvvatini yo'q qiladigan tarzda tanlang.

Quyosh fotoelementi kremniy kabi o'tkazuvchan materialdan hosil bo'lgan plastinka asosida tayyorlanadi. Plastinka p- va n-turdagi o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan joylarga ega. Ushbu maydonlarni yaratish usuli sifatida, masalan, uylarni tarqatish usuli yoki bir o'tkazgichni boshqasiga o'stirish usuli ko'rib chiqiladi. Keyin pastki va yuqori elektr kontaktlari tayyorlanadi, bunda pastki kontakt mustahkam, yuqori qismi esa taroqsimon struktura shaklida (keng oqim yig'uvchi shina bilan bog'langan nozik qatlamlar) hosil bo'ladi.

Ovoz elementlarini olish uchun asosiy material kremniy hisoblanadi. Supero'tkazuvchilar kremniyni va uning asosidagi fotoelementlarni olib tashlash texnologiyasi mikroelektronikada ishlab chiqilgan usullar - eng ilg'or sanoat texnologiyasiga asoslangan. Silikon, ehtimol, tabiatdagi eng rivojlangan materiallardan birini, ikkinchisini esa nordondan keyin kenglik uchun yoqib yubordi. Agar birinchi quyosh elementlari kremniydan taxminan qirq yil davomida tayyorlanganini eslasangiz, bu material fotovoltaik quyosh energiyasi dasturlarida birinchi skripkani o'ynashi tabiiydir. Monokristalli kremniydan tayyorlangan fotosellar juda arzon supero'tkazgich materialining afzalliklarini uning asosida aniqlangan qurilmalarning yuqori parametrlari bilan birlashtiradi.

Yaqin vaqtgacha zamonaviy yer batareyalari, shuningdek, kosmik batareyalar juda qimmat monokristalli kremniydan tayyorlangan. Chiqariladigan kremniy hosildorligining pasayishi, quymalardan gofret ishlab chiqarishning yuqori mahsuldor usullari va quyosh batareyalarini ishlab chiqarishning ilg'or texnologiyalarini ishlab chiqish ular asosidagi yerga asoslangan quyosh batareyalarining rentabelligini bir necha bor kamaytirishga imkon berdi. . Ishning asosiy yo'nalishlari "sonik" elektr energiyasining mavjudligini yanada pasaytirishdan iborat: arzon, shu jumladan simli, polikristalli kremniyga asoslangan elementlardan foydalanish; amorf kremniy va boshqa Supero'tkazuvchilar materiallar asosida arzon yupqa erituvchi elementlarni ishlab chiqish; Bu yuqori samarali kremniy asosidagi elementlar va yangi alyuminiy-galiy-mitoz o'tkazgich materiali qo'shilgan konsentrlangan sedativning yangi transformatsiyasi.

Fresnel linzalari qalinligi 1-3 mm bo'lgan to'qilgan plexiglass plitasi bo'lib, uning bir tomoni tekis, boshqa tomondan profil konveks linzalari profilini takrorlaydigan konsentrik halqalarga o'xshaydi. Fresnel linzalari an'anaviy konveks linzalariga qaraganda ancha arzon va 2 - 3 ming "o'g'il" ning konsentratsiya darajasini ta'minlaydi.

Oxir-oqibat, dunyo konsentrlangan gidroksipropilenda ishlab chiqariladigan kremniy gidroksid elementlarini ishlab chiqishda sezilarli yutuqlarga erishdi. Silikon elementlar 20 - 50 "o'g'illari" kontsentratsiyasi darajasi uchun erning onglari Yer yuzasida yotishi uchun CCD> 25% bilan yaratilgan. Birinchi marta fizika-texnika institutida ishlab chiqilgan alyuminiy-galiy-amishiya o'tkazgich materialiga asoslangan fotosellar tomonidan sezilarli darajada yuqori konsentratsiyaga ruxsat beriladi. A.F. Joffe 1969 yilda tug'ilgan. Bunday sintetik elementlarda 25% dan yuqori CCD qiymatlariga 1000 martagacha kontsentratsiya darajasida erishish mumkin. Bunday elementlarning katta xilma-xilligidan qat'i nazar, olib tashlangan elektr energiyasining xilma-xilligiga ularning hissasi dastlab manbadan keyin tovush kislotasi ishlab chiqarishning yuqori konsentratsiyasida paydo bo'lmaydi (1000 martagacha qisqartirish) Ular tekisroq. Fotoelementlarning sifati quyosh elektr stantsiyasining issiqlik chiqishiga zarur hissa qo'shmaydigan vaziyat yanada murakkab va qimmatroq fotoselni talab qiladi, bu esa samaradorlik koeffitsientini oshirishni ta'minlaydi. Bu bizga CCD ning kunlik o'sishiga erishishga imkon beruvchi kaskadli uyali elementlarning rivojlanishiga berilgan hurmatni tushuntiradi. Kaskadli hujayra elementida spektr ikki (yoki undan ko'p) qismlarga bo'linadi, masalan, ko'rinadigan va infraqizil, ular turli materiallar asosida tayyorlangan fotoelementlar yordamida o'zgartiriladi. Va bu erda tovushli tebranish kvantlarining energiya sarfi kamayadi. Misol uchun, ikki elementli kaskadlarda CCD ning nazariy qiymati 40% dan oshadi.