На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Возобновляемые источники энергии. Использование солнечной энергии

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 12.10.2012. Сдан: 2011. Страниц: 8. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  образования, науки, молодёжи и спорта Украины
Харьковская национальная академия городского хозяйства 
 
 
 

Реферат
по дисциплине:
“Теплоснабжение ”
на тему:
“ Возобновляемые источники энергии.
Использование солнечной энергии ” 
 
 
 

Выполнила:                                                                                Проверила:
ст.гр.ТГВ-42                                                                               Евсеева Т.А.
Бездетко А.В.                                                                              
 
 

Харьков-2011
Содержание
Введения
    Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Их плюсы и минусы.
    История возникновения солнечной энергии.
    Преобразование солнечной энергии
          а) солнечные батареи
          б) солнечный коллектор
          в) фотоэлемент
    Типы солнечных элементов.
Список  используемой литературы  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение
     Энерговооруженность общества – основа его научно-технического прогресса, база развития производительных сил. Её соответствие общественным потребностям – важнейший фактор экономического роста. Развивающееся мировое хозяйство  требует постоянного наращивания  энерговооруженности производства. Однако, человечеству в последнее время постоянно не хватает энергии. Все чаще в газетах и различных журналах встречаются статьи об энергетическом кризисе.
           Вечные двигатели, якобы производящие  энергию и ниоткуда ее не  берущие, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства  к сегодняшнему дню сложилась  таким образом, что четыре из  каждых пяти произведенных киловатт  получаются, в принципе, тем же  способом, которым пользовался первобытный  человек для согревания, то есть  при сжигании топлива, или при  использовании запасенной в нем  химической энергии, преобразовании  ее в электрическую на тепловых электростанциях. Правда, способы сжигания топлива стали намного сложнее и совершеннее. Возросшие требования к защите окружающей среды потребовали нового подхода к энергетике.
     Человечеству  нужна энергия, причем потребности  в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива - урана и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителях плутоний. Практически неисчерпаемы запасы термоядерного топлива – водорода, однако управляемые термоядерные реакции пока не освоены и неизвестно, когда они будут использованы для промышленного получения энергии в чистом виде, т.е. без участия в этом процессе реакторов деления. Остаются два пути: строгая экономия при расходовании энергоресурсов и использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
     Предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК) являются источником более 48% загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу  в результате хозяйственной деятельности во всех отраслях экономики. А в промышленных выбросах доля предприятий ТЭК составляет около 60%. Негативное воздействие предприятий ТЭК на окружающую среду выражается не только в загрязнении природных сред органическими и неорганическими веществами, но также и в результате изъятия и деградации почв и земель из-за складирования и закачки отходов, подтопления, подработки территорий, изменения сейсмотектонических условий и др. Также всем известно, что запасы нефти, угля, газа  не бесконечны. И срок их использования, по оценкам разных специалистов, колеблется в разных местах от тысячи  до десятка лет! Не такая уж блестящая перспектива оставить потомков без энергетического обеспечения. Особенно учитывая устойчивую тенденцию удорожания нефти и газа. И чем дальше, тем более быстрыми темпами. А уж о глобальном изменении климата приходится последние несколько лет не только слышать с различных трибун, но и ощущать на себе, наблюдая скачки температуры на градуснике.
     Все это привело к более глубокому  изучению и использованию нетрадиционных  возобновляемых источников энергии (НВИЭ). К ним относят энергию ветра, Солнца, геотермальную энергию, биомассу и энергию Мирового океана.     Основное преимущество возобновляемых источников энергии их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Но также эти источники энергии имеют и отрицательные свойства. Это малая плотность потока (удельная мощность) и изменчивость во времени большинства НВИЭ. Первое обстоятельство заставляет создавать большие площади энергоустановок, перехватывающие поток используемой энергии (приемные поверхности солнечных установок, площадь ветроколеса, протяженные плотины приливных электростанций и т.п.). Это приводит  к большой материалоемкости подобных устройств, а, следовательно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с традиционными энергоустановками.  Но, повышенные капиталовложения впоследствии окупаются за счет низких эксплуатационных затрат.  Например, нормальной солнечной батарее не нужен ремонт несколько десятков лет. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики во всем мире и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Нетрадиционные  и возобновляемые источники энергии. Их плюсы и минусы
     В последние годы как в научно-технической литературе, так и в популярных изданиях появляются многочисленные публикации о нетрадиционных возобновляемых источниках энергии (НВИЭ). Оценки возможностей их широкого применения колеблются от восторженных до умеренно пессимистических. «Зеленые» призывают вообще заменить всю традиционную топливную и атомную энергетику на использование НВИЭ. Мнения специалистов гораздо более осторожны.
     Каковы  же эти нетрадиционные и возобновляемые источники энергии? К ним обычно относят солнечную, ветровую и геотермальную  энергию, энергию морских приливов и волн, биомассы (растения, различные  виды органических отходов), низкопотенциальную энергию окружающей среды. К НВИЭ также принято относить малые ГЭС (мощностью до 30 МВт при мощности единичного агрегата не более 10 МВт), которые отличаются от традиционных - более крупных - ГЭС только масштабом.
     Указанные источники энергии имеют как  положительные, так и отрицательные  свойства. К положительным относятся повсеместная распространенность большинства их видов, экологическая чистота. Эксплуатационные затраты по использованию нетрадиционных источников не содержат топливной составляющей, так как энергия этих источников как бы бесплатная.
     Отрицательные качества - это малая плотность  потока (удельная мощность) и изменчивость во времени большинства НВИЭ. Первое обстоятельство заставляет создавать  большие площади энергоустановок, «перехватывающие» поток используемой энергии (приемные поверхности солнечных  установок, площадь ветроколеса, протяженные  плотины приливных электростанций и т.п.). Это приводит к большой  материалоемкости подобных устройств, а, следовательно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с  традиционными энергоустановками. Правда, повышенные капиталовложения впоследствии окупаются за счет низких эксплуатационных затрат, но на начальной стадии они чувствительно «бьют по карману» тех, кто хочет использовать НВИЭ.
     Больше  неприятностей доставляет изменчивость во времени таких источников энергии, как солнечное излучение, ветер, приливы, сток малых рек, тепло окружающей среды. Если, например, изменение энергии  приливов строго циклично, то процесс  поступления солнечной энергии, хотя в целом и закономерен, содержит, тем не менее, значительный элемент  случайности, связанный с погодными  условиями. Еще более изменчива  и непредсказуема энергия ветра. Зато геотермальные установки при  неизменном дебите геотермального флюида в скважинах гарантируют постоянную выработку энергии (электрической  или тепловой). Кроме того, стабильное производство энергии могут обеспечить установки, использующие биомассу, если они снабжаются требуемым количеством  этого «энергетического сырья».
     Говоря  о производстве электроэнергии, следует  заметить, что она представляет собой  весьма специфический вид продукции, который должен быть потреблен в  тот же момент, что и произведен. Ее нельзя отправить «на склад», как уголь, нефть или любой  другой продукт или товар, поскольку  фундаментальная научно-техническая  проблема аккумулирования электроэнергии в больших количествах пока не решена, и нет оснований полагать, что она будет решена в обозримом  будущем.
     Что же касается «бесплатности» большинства  видов НВИЭ, то этот фактор нивелируется значительными расходами на приобретение соответствующего оборудования. В результате возникает некоторый парадокс, состоящий  в том, что бесплатную энергию  способны использовать, главным образом, богатые страны. В то же время  наиболее заинтересованы в эксплуатации НВИЭ развивающиеся государства, не имеющие современной энергетической инфраструктуры, то есть развитой сети централизованного энергоснабжения. Для них создание автономного  энергообеспечения путем применения нетрадиционных источников могло бы стать решением проблемы, но в силу своей бедности они не имеют средств на закупку в достаточном количестве соответствующего оборудования. Богатые же страны энергетического голода не испытывают и проявляют интерес к альтернативной энергетике в основном по соображениям экологии, энергосбережения и диверсификации источников энергии.
     В целом использование НВИЭ в мире приобрело ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. В некоторых  странах доля нетрадиционных источников в энергобалансе составляет единицы  процентов. По различным прогнозным оценкам, в которых в настоящее  время нет недостатка, эта доля к 2010-2015 гг. во многих государствах достигнет  или превзойдет 10%. Здесь можно  дискутировать только о темпах роста  данного показателя, но сам факт роста не подвергается сомнению. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

История возникновения солнечной  энергии.
     С момента появления на земле человек  начал использовать энергию солнца. По археологическим данным известно, что для жилья предпочтение отдавали тихим, закрытым от холодных ветров и  открытых солнечным лучам местам. Вокруг светила создавались мифы, его обожествляли. В Древнем Египте верховным божеством считался Ра — бог Солнца. Пожалуй, первой известной  гелиосистемой можно считать  статую Аменхотепа III, относящуюся к XV веку до н.э. Внутри статуи располагалась  система воздушных и водяных  камер, которые под солнечными лучами приводили в движение спрятанный музыкальный инструмент. В Древней  Греции поклонялись Гелиосу. Имя  этого бога сегодня легло в  основу многих терминов, связанных  с солнечной энергетикой. У древних  славян особо почитался Даждьбог — солнце, источник тепла и света. У древних инков были загадочные сооружения, по которым сегодня мы можем предложить версию, что они могли использоваться как гелиоколлекторы. Солярная символика являлась оберегом для человека и его жилища (см. рисунок). Такие изображения и сегодня можно встретить в орнаментах традиционного жилища. Понятные нам теперь солнечные затмения в древности воспринимались простыми людьми как катастрофы. Вокруг этого явления складывались легенды. Появление огня, поддерживающего свою жизнь древесиной и согревающего человека, не изменило такую привязанность. А что такое древесина? Это практически та же солнечная энергия, аккумулированная с помощью фотосинтеза. А газ, уголь, нефть? Это также результат деятельности солнца.
     Как видно, такой природный и поистине бесценный источник, как солнечная  радиация, был всегда рядом с человеком, его старались использовать, приручить  стихию. С незапамятных времен пространственную структуру своего жилья человек  организовывал с учетом ориентации на Солнце. Фактически то, что мы сейчас называем энергосберегающими строительными приемами, есть ничто иное, как попытка грамотного использования и сохранения тепла, дающего нашим светилом, в зданиях.
     Еще в начале прошлого века человек с  успехом пользовался этим явлением. На рубеже XIX и XX веков делались попытки  создания различных технических  устройств обуздания и использования  энергии солнца.
     Но  за последние 100 лет, несмотря на интенсивное  развитие технологии, этот энергоноситель, так верно служивший человеку, был незаслуженно забыт. Результаты такой забывчивости не замедлили  сказаться: нам грозит энергетический кризис, не за горами экологическая  катастрофа. И только в два последние десятилетия интерес к использованию энергии солнца стал расти.
     Более чем в 70 странах мира разработаны  и действуют гелиоэнергетические  программы. Так в Германии реализован проект «Тысяча крыш», где 2250 домов  было оборудовано фотогальваническими  установками. В США принята программа  «Миллион солнечных крыш», рассчитанная до 2010 г. В настоящее время эксплуатируется  более миллиона солнечных водонагревателей. Получают распространение «солнечные дома». Разработаны способы управления регулированием систем.
     Во  всем мире производится анализ эффективности  по использованию возобновляемых источников энергии. Мировыми лидерами по применению энергии солнца являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия. Также активно  ведутся разработки в таких странах, как Скандинавия, Норвегия, Канада.
     Использование возобновляемых видов энергии, в  частности энергии солнца, приобрело  ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию  к росту. По различным прогнозам, эта доля к 2010-2015 гг. во многих государствах достигнет 10% и более.
     Возможность полного, либо частичного замещения  невозобновляемых энергоносителей для энергоснабжения зданий позволяет решить многие проблемы. Просто необходимо обеспечить жилые дома экологичными системами отопления (и летнего охлаждения), горячего водоснабжения. Да, конечно, стоимость оборудования и монтажа гелиосистем на сегодняшний день не самое дешевое и не самое простое решение. Но с учетом того, что солнечная энергия ничего не стоит, а стоимость на невозобновляемые энергоносители постоянно растет, оборудование окупится за 2-3 года и будет служить до полного износа.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Солнечные батареи
     По  принципу работы солнечная батарея  представляет собой фотоэлектрический  генератор постоянного тока, который  использует эффект преобразования лучистой энергии в электрическую. Точнее, в солнечных батареях использовано свойство полупроводников на основе кристаллов кремния. Кванты света, попадая на пластину полупроводника, выбивают электрон с внешней орбиты атома кремния, что создает достаточное количество свободных электронов для возникновения электрического тока. Однако для того, чтобы напряжения и мощности такого источника было достаточно для применения в хозяйственных целях, одного или двух кремниевых элементов недостаточно. Поэтому их собирают в целые панели, где соединяют параллельно или последовательно для получения необходимых параметров по току и напряжению. При этом площадь таких панелей может составлять он нескольких квадратных сантиметров до нескольких квадратных метров. Увеличивая количество панелей, можно добиться большей производимой мощности. Однако производительность солнечной батареи зависит не только от площади, но также от интенсивности солнечного света и угла падения лучей. Следовательно, производительность солнечной батареи зависит от местности и географической широты, где расположен дом, от погоды и времени года, от времени суток. 
     Кроме того, чтобы система из солнечных  батарей работала и подавала энергию  в сеть, нужно установить ряд дополнительных электроприборов, в частности:
     - инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный;
     - аккумуляторную батарею, которая должна накапливать энергию и сглаживать перепады напряжения из-за изменения освещенности;
     - контроллер заряда аккумулятора, который не позволяет аккумулятору перезарядиться или разрядиться раньше времени.   

     Все это в комплексе называется автономной системой энергоснабжения на основании солнечных батарей.
     

     Несмотря  на сравнительно низкий КПД, солнечная  батарея является наиболее эффективным  источником электричества среди  альтернативных и автономных источников питания. Однако ввиду достаточно высокой  стоимости солнечной батареи, а  главное зависимости от погодных условий, их в большинстве случаев  позиционируют не как основной, а  как дополнительный источник питания. Вызвано это двумя причинами: достаточно высокой стоимостью самих  солнечных батарей и сравнительно небольшим выходом энергии с  единицы площади. В ясный солнечный  день с одного квадратного метра  площади солнечной батареи можно  снять максимум 120 Вт мощности. Этого  недостаточно даже для работы компьютера. Поэтому для получения более  весомой мощности солнечные панели объединяют в целые мини-электростанции. С солнечной батареи площадью 10м2 можно получать уже более 1 кВт энергии, что может обеспечить работу компьютера, телевизора, нескольких лампочек. В целом, для дома, где живет 3-4 человека (это потребляемая мощность 200-300 кВт в месяц), площади солнечных батарей, скажем, в 20м2 в светлое время дня и светлое время года может оказаться достаточно. Как правило, ориентированного на юг участка крыши для установки такой площади солнечной батареи хватит. Если же площадь крыши, ориентированной на юг, составит 40м2, то это может при 18-20 солнечных днях дать до 500 кВт в месяц. Однако установка батарей такой площади составит не менее 10 тысяч у.е. 
     Таким образом, очевидные преимущества солнечных батарей:
     - длительный срок службы (25 лет  и более);
     - независимость от технических  неполадок энергопоставляющей организации;
     - крайне низкая вероятность выхода  солнечной батареи из строя;
     - отсутствие необходимости в постоянном  обслуживании;
     - бесплатность самой энергии (однако  после того как в систему  были вложены немалые средства  и она окупилась). 
     Недостатков у солнечных батарей как источника энергии не так уж много, но они, к сожалению, весьма убедительны и конкретны:
     - высокая стоимость и, как следствие,  длительный срок окупаемости;
     - зависимость от погодных условий  (неэффективны в зимнее время);
     - низкий КПД по сравнению с  традиционными источниками энергии  (14%);
     - невозможность использования для  приборов, потребляющих большую  мощность;
     - применение солнечных батарей  требует установки дополнительного  оборудования и наличия помещения  для установки аккумуляторов.
     Цены  на солнечные батареи варьируются  в зависимости от эффективности  работы фотоэлементов и системы  в целом. Естественно, чем больше сама система, тем меньше цена одной  ее составляющей. Панели солнечных  батарей бывают самого разного размера  и мощности. Стоимость наиболее мощных колеблется в диапазоне от 5000 до 6000 гривен. В пересчете с площади  на мощность получается, что сумма  вложений составляет до 40 гривен за 1 Вт получаемой мощности, правда, эта сумма  раскладывается не на один десяток лет. Таким образом, чтобы получать бесплатную солнечную энергию, необходимо инвестировать в установку солнечной электростанции сразу весьма значительную сумму – применительно к частному дому для 3-4 человек это от 10 до 20 тыс. у.е. Это сложнее, чем выплачивать регулярно, но понемногу. Поэтому в большинстве случаев наличие на крыше частного дома солнечных батарей свидетельствует не столько о приверженности к техническому прогрессу и экологичным технологиям, сколько о наличии у владельца значительных сумм на банковском счету. Именно поэтому в европейских странах солнечные батареи встречаются значительно чаще, поскольку там выше покупательная способность. Кроме того, В Европе любой частный домовладелец может сбросить  выработанную его солнечной станцией энергию в региональную сеть. Таким образом, его система может не комплектоваться аккумулятором и контроллером, что значительно снижает стоимость системы. А то электричество, которое было сброшено в общую сеть, государство выкупает по «зеленому» тарифу, который значительно превышает действующие тарифы на обычное электричество. Таким образом, система является экономически выгодной для владельца дома. 
     В силу всего перечисленного ситуаций, когда бы солнечная электростанция однозначно себя оправдывала, на практике не так уж много, но они есть. Одним  из случаев, когда солнечные батареи  выгодны, является ситуация, когда в  доме или на ином объекте лимитировано энергопотребление ввиду недостатка мощности. Оправдано применение солнечных  батарей в случаях, когда дом  настолько удален от трансформаторной подстанции (более 10-15 километров), что  протяжка к нему кабелей или проводов окажется соизмеримой по стоимости  с самостоятельным источником энергии. Имеет смысл применение солнечной  электростанции и в том случае, когда необходимо обеспечить бесперебойное  питание какой-либо системы, например, охранной сигнализации или компьютерной сети. Конечно, рентабельность и окупаемость  систем на основании солнечных батарей тем выше, чем больше солнечных дней в году в данной местности, например, в южных районах, в Крыму, на высокогорных плато, где небо большую часть дня свободно от облаков.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Солнечный коллектор
     Эти устройства сегодня представляют собой  наиболее распространённый тип солнечных  преобразователей. Работа устройства осуществляется при температуре  от ста до двухсот градусов.
     Говорить  о применении этих установок можно  бесконечно. Уже в наши дни солнечные коллекторы выполняют огромный диапазон работы. При помощи коллекторов подогревают еду, избавляют от соли, добывают воду из колодцев. Посредством концентрированной солнечной энергии можно сушить овощи или фрукты, а также замораживают продукты.
     Следует сказать, что главное преимущество использования теплового солнечного преобразователя заключается в  обеспечении высокого КПД. Так, последние разработки позволяют говорить о сорока пяти и даже шестидесяти процентах. Кстати, уровень эффективности тепловых гелиоприёмников можно повысить путём их дополнения специальными зеркальными поверхностями.
     Главная функция такой поверхности –  концентрировать поступающее излучение. Если рассматривать эти устройства как средство обеспечения энергией жилого дома, то наиболее практичными  обещают быть так называемые фоконы.
     Речь  идёт о плоских солнечных элементах  с линейными концентраторами. Это  приспособление представлено в виде V-образной формы. Кстати, прибор может  быть не только плоским, но и параболоидным. Конечно, такая усовершенствованная конструкция обойдётся потребителю гораздо дороже, но и эффект будет соответствующим.
     Для домашних нужд прекрасно подойдёт коллектор, выполняющий роль водонагревателя. В состав конструкции входят коробка  со змеевиком, бак с холодной водой, бак-аккумулятор и трубы.
     Главное – правильно установить коробку. Она должна находиться под углом  в 30-50 градусов и быть направлена на юг. Холодная вода находится в нижней части коробки, она нагревается и вытесняется поступающей холодной водой, поступает в бак-аккумулятор.
     Производительность  установки в течение дня составляет около двух кВт/ч с каждого квадратного метра. Вода может нагреваться до шестидесяти или семидесяти градусов, что позволяет использовать её в самых разных целях (отопление, душ и т.д.).
     Также устройство может похвастаться высоким  КПД. Обычно он достигает сорока процентов. Принцип работы солнечных коллекторов  во многом напоминает принцип теплиц. Такие коллекторы могут изготавливаться  из разных материалов – дерева, металла, пластика. С одной стороны они закрываются одинарным или двойным стеклом. Чтобы обеспечить полное поглощение солнечных лучей, в короб вставляют лист из металла. Как правило, этот лист окрашивается в чёрный цвет. Коробка содержит воздух или воду, которые нагреваются и затем поступают в бак посредством действия вентилятора или насоса.

     Преимущества  использования солнечных  коллекторов

     Важнейшее достоинство солнечных коллекторов  — простота и относительная дешевизна  их изготовления, неприхотливость в  эксплуатации.
     Необходимый минимум для того, чтобы сделать  коллектор своими руками — это  несколько метров тонкой трубы (желательно медной тонкостенной — её можно  согнуть с минимальным радиусом) и немного чёрной краски, хотя бы битумного лака.
     Единственное  важное замечание — необходимо учитывать, что в жаркий солнечный день при  отсутствии разбора вода может перегреться  выше температуры кипения, поэтому  в конструкции необходимо принять  соответствующие меры предосторожности (если не закрывать трубу стеклом, то перегрева обычно можно не опасаться).
     Другое, не менее важное достоинство, заключается  в том, коллектор способен уловить  и преобразовать в тепло более 90% попавшего на него солнечного излучения. Даже при лёгкой облачности его КПД превосходит КПД батарей других типов.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Фотоэлемент
     Фотоэлемент — электронный  прибор, который преобразует энергию  фотонов в электрическую энергию. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем  фотоэффекте, создал Александр Столетов в конце XIX века. 


Фотоэлемент на основе поликристаллического кремния

 
     Преобразование  энергии в ФЭП основано на фотоэлектрическом  эффекте, который возникает в  неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.
     Неоднородность  структуры ФЭП может быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями (создание p-n переходов) или путём соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещённой зоны - энергии отрыва электрона из атома (создание гетеропереходов), или же за счёт изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещённой зоны (создание варизонных структур). Возможны также различные комбинации перечисленных способов.
     Эффективность преобразования зависит от электрофизических  характеристик неоднородной полупроводниковой  структуры, а также оптических свойств  ФЭП , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.
     Основные  необратимые потери энергии в  ФЭП связаны с:
    отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя,
    прохождением части излучения через ФЭП без поглощения в нём,
    рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов,
    рекомбинацией образовавшихся фото-пар на поверхностях и в объёме ФЭП,
    внутренним сопротивлением преобразователя,
    и некоторыми другими физическими процессами.
     Для уменьшения всех видов потерь энергии  в ФЭП разрабатываются, и успешно  применяется различные мероприятия. К их числу относятся:
    использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;
    направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;
    переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;
    оптимизация конструктивных параметров ФЭП (глубины залегания p-n перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);
    применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту ФЭП от космической радиации;
    разработка ФЭП, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;
    создание каскадных ФЭП из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовывать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.;
     Также существенного повышения КПД  ФЭП удалось добиться за счёт создания преобразователей с двухсторонней  чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны), применения люминесцентно переизлучающих структур, предварительного разложения солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным ФЭП и т. д.
     Фотоэлектрический эффект - явление испускания электронов веществом под действием света. Было открыто в 1887 Г.Герцем, обнаружившим, что искровой разряд в воздушном промежутке легче возникает при наличии поблизости другого искрового разряда. Герц экспериментально показал, что это связано с ультрафиолетовым излучением второго разряда. В 1889 Дж.Томсон и Ф.Ленард установили, что при освещении поверхности металла в откачанном сосуде она испускает электроны. Продолжая эти исследования, Ленард продемонстрировал в 1902, что число электронов, вылетающих в 1 с с поверхности металла, пропорционально интенсивности света, тогда как их энергия зависит лишь от световой длины волны, т.е. цвета. Оба эти факта противоречили выводам теории Максвелла о механизме испускания и поглощения света. Согласно этой теории, интенсивность света служит мерой его энергии и, конечно, должна влиять на энергию испускаемых электронов.
     При определенных условиях фотоэффект возможен в газах и атомных ядрах, из которых фотоны с достаточно высокой  энергией могут выбивать протоны  и рождать мезоны. Фотоэлектрические  свойства поверхности металла широко используются для управления электрическим  током посредством светового  пучка, при воспроизведении звука  со звуковой дорожки кинопленки, а  также в многочисленных приборах контроля, счета и сортировки. Фотоэлементы находят применение также в светотехнике.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.