Фотовольтаика — это отрасль науки, которая занимается преобразованием солнечного света в электричество. Проще говоря, это отрасль энергетики, сосредоточенная на производстве электричества из солнечного света. Ее название происходит от фотоэлектрического явления, на котором основан этот метод получения энергии.
Фотовольтаика — солнечные элементы
Фотоэлектрические элементы изготавливаются в основном из кристаллической кремниевой пластины, и один элемент может вырабатывать от 1 до 97 Вт тока. Для достижения максимальной энергоэффективности ячейки объединяются в более крупные фотоэлектрические модули, которые образуют панели площадью от 0,2 до 1 м². Они очень часто используются в космической технике. Их неоспоримым преимуществом является необслуживаемая работа и длительный срок службы — более 25 лет. В более «повседневных» условиях они в основном используются для питания автономных устройств — например, светофоров. Они также становятся все более популярными в домах в качестве независимого источника энергии для домашнего хозяйства. В районах с хорошим солнечным освещением строятся большие поля таких панелей в качестве солнечных электростанций. Однако их эффективность довольно низка по сравнению с обычными электростанциями.
Фотоэлектрический элемент изготовлен из полупроводника и образует p-n-переход, на который падает солнечный свет. Фотоны, энергия которых превышает ширину энергетического зазора полупроводника и которые падают на переход, приводят к образованию пар электрон-дырка. Внутри полупроводника создается электрическое поле, которое связано с наличием p-n-перехода. В результате его взаимодействия носители различных видов движутся в разных направлениях. Электроны направляются в n-область, дырки — в p-область. При разделении носителей заряда в переходе создается электрическое напряжение. Поскольку разделенные носители имеют бесконечное время жизни и напряжение на p-n-переходе постоянно, освещенный переход действует как электрический элемент — это означает, что источником генерируемого тока являются химические реакции, происходящие между электролитом и электродом.
Развитие фотовольтаики
Хотя стоимость внедрения этой технологии относительно высока, она находит широкое применение. За прошедшие годы цена фотоэлектрических панелей значительно снизилась. Новые способы производства материалов, способных поглощать солнечные лучи, сделали фотоэлектрические устройства все более распространенными. Фотовольтаика находится на пути очень интенсивного развития, в конце 2006 года в мире насчитывалось фотоэлектрических панелей, генерирующих 1581 Вт, для сравнения, в 2011 году эта мощность составляла уже 27650 МВт, а при подсчете совокупной мощности можно говорить о величине в 67350 МВт. Лидером в области фотовольтаики остается Германия, где целых 32380 МВт электроэнергии вырабатывается с помощью солнечных панелей.
Солнце как источник энергии дает большие надежды на будущее, поскольку оно относится к возобновляемым источникам. Поэтому можно предположить, что темпы роста фотовольтаики в ближайшие годы будут увеличиваться.
Источник: zemnoyklimat.ru
