Cтраница 3
Рассмотренные высокоэффективные фотопреобразователи с КПД более 20 % уже вышли из стадии лабораторных разработок и начинают широко применяться в автономных энергетических установках. Эти установки даже на данном этапе разработок являются конкурентоспособными с солнечными батареями на основе дешевых СЭ, работающих на прямом, неконцентрированном солнечном излучении, так как, несмотря на большую стоимость концентраторных СЭ, их вклад в стоимость получаемой электроэнергии оказывается не определяющим и уменьшается пропорционально степени концентрирования солнечного излучения, что делает оправданным усложнение и удорожание СЭ, если это обеспечивает увеличение их КПД. [31]
В заключение необходимо отметить, что получение высокоэффективных фотопреобразователей концентрированного солнечного излучения на основе AlGaAs-гетероструктур, позволило уже к настоящему времени разработать экономичные солнечные энергоустановки, предназначенные для обеспечения электроэнергией автономных потребителей. В этих электрогенераторах площадь фотоэлементов, а следовательно, и их суммарная стоимость снижены пропорционально степени концентрирования солнечного излучения, что открывает перспективы существенного снижения стоимости вырабатываемой электроэнергии. Промежуточное концентрирование солнечного излучения, а также возможность использования гетероструктур толщиной менее 10 мкм сокращают на несколько порядков потребность в дефицитных материалах, что позволяет прогнозировать внедрение гетероструктурных СЭ в крупномасштабную солнечную энергетику. [32]
В книге впервые обобщен и систематизирован материал по фотоэлектрическому метеду преобразования концентрированного солнечного излучения, открывающему новые перспективы в развитии полупроводниковой гелиоэнергетики. Изложены физические основы преобразования интенсивных световых потоков, представлена обширная информация о характеристиках сильноточных солнечных элементов. Рассмотрены принципы работы, методы расчета и характеристики систем концентрирования солнечного излучения. Разработана методика и приведены примеры оптимизации фотоэлектрических энергоустановок с концентраторами. [33]
Несмотря на уменьшение температурного коэффициента КПД при увеличении KQ возрастание рабочей температуры, происходящее с увеличением Кс, приводит к существенному снижению КПД кремниевых СЭ. Например, из сравнения кривых 1 и 3 на рис. 3.12 видно, что максимальное значение КПД уменьшается от - 20 % при Т28 С до 16.5 % при Т100 С. Этот факт необходимо принимать во внимание при выборе оптимальной степени концентрирования солнечного излучения для СЭ в энергоустановках с концентраторами солнечного излучения. [34]
В последнее время достигнуты значительные успехи в области получения эпитаксиальных слоев GaAs, GaPAs и A Ga As на монокристаллической Si-подложке с использованием методов молекулярной и МОС-гидридной эпитаксий. Несмотря на невысокие значения КПД, достигнутые в СЭ на основе таких эпитаксиальных структур, полученные результаты открывают перспективы создания на кремниевых подложках монолитных КСЭ с рекордными значениями КПД. Кроме того, данные элементы будут дешевле, чем гетеро-структурные СЭ на GaAs-подложках, и вследствие лучшей теплопроводности кремния будут работать при более высоких степенях концентрирования солнечного излучения. [35]
На рис. 2.19 кривыми 1 - 4 представлены экспериментальные нагрузочные ВАХ СЭ из GaAs диаметром 17 мм при равномерном освещении и разных вариантах неравномерного освещения, получаемых с помощью накладных диафрагм. ВАХ при более сильной засветке центра светочувствительной поверхности и увеличиват их при засветке периферийных участков. R и R, то они будут характеризовать данный СЭ вместе с используемым концентратором. Сравнение кривых 3 и 4 на рис. 2.19 показывает, что повышенная облученность периферийных участков СЭ оказывается энергетически более выгодной, чем его равномерное облучение. Это позволяет наметить один из путей оптимизации систем концентрирования солнечного излучения, а именно создание таких систем, которые формировали бы распределение облученности с провалом в центре. Указанное распределение может быть получено, например, с помощью сфероторических и параболоторических зеркал [30], а также двухзеркальных систем. Разумеется, такой путь оправдан только в том случае, когда именно продольное сопротивление контактной сетки ограничивает выходную мощность СЭ. Если же лимитирующим является сопротивление фронтального полупроводникового слоя или контактное сопротивление, то любое локальное увеличение плотности фототока по сравнению с условиями равномерной облученности СЭ будет приводить к уменьшению его выходной мощности. [36]