ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ 9
1.1 Теоретические сведения 9
1.2 Эффективность 11
1.3 Способы повышения эффективности 15
Глава 2. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 18
2.1 Теория явления 18
2.2. КПД и область применения 20
2.3 Возможности повышения эффективности 20
Глава 3. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ 25
3.1 Вентильный эффект 30
3.2 Эффективность фотоэлектрических преобразователей 30
3.3 Современные фотоэлектрические преобразователи 33
3.3.1 Кремний, Si 33
3.3.2 Гетероструктуры с арсенидом галлия AlGaAs/ GaAs 35
3.3.3 Органические материалы для фотоэлектрических
преобразователей 37
3.3.3.1 Принципы работы органических фотоэлементов..37
3.3.3.2 Типы органических солнечных фотоэлементов 40
3.3.3.3 Ячейки, сенсибилизированные органическим
красителем (Б88С) 41
Глава 4. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ И В
МИРЕ 44
4.1 Российская солнечная энергетика 44
4.2 Мировая солнечная энергетика 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 51
Основная энергия, используемая человечеством в настоящее время, добывается из, так называемых, невозобновляемых источников, к которым относятся нефть, газ, уголь, ядерное топливо. Эти источники образовывались миллионы лет в результате процессов, сопровождавших эволюции Земли. С ростом экономического развития ресурсы этих источников стремительно сокращаются и могут закончиться в недалеком будущем [1].Кроме того сжигание топлива приводит к экологическим нарушениям окружающей среды и, в глобальном масштабе, ведет к увеличению концентрации парниковых газов. Использование ядерного топлива также не лишено экологических проблем в связи с необходимостью захоронения отработанных ядерных отходов и контроля безопасности работы атомных электростанций.
Вместе с тем сокращение потребления электроэнергии не представляется возможным, т.к. потребление энергии на душу населения является одним из критериев экономического развития государства. В связи с этим на первое место выходит задача получения возобновляемых источников энергии (ВИЭ), не имеющих ограничений во времени, не создающих экологических проблем и обеспечивающих устойчивое развитие.
Большинство ученых сходятся во мнении, что изменения климата неизбежно обусловлены антропогенной составляющей, что было наглядно проиллюстрировано на Парижской конференции по проблемам климата. Соглашение об ограничении углеродных выбросов подписали 127 государств из 194 существующих. Соглашение вступило в действие 4 ноября 2016 года [2].
Ведущие европейские державы и Соединенные Штаты Америки уже давно интенсивно развивают технологии, основанные на ВИЭ. По данным отчета Департамента энергетики США 43% рабочей силы, занятой в сфере
энергетики, приходится на солнечную энергетику и только 22% рабочих мест - на электростанциях, работающих на ископаемом топливе...
В результате выполненного анализа можно сделать следующие выводы:
1. По всеобщему признанию солнечная энергетика является перспективной областью развития энергетических технологий благодаря «бесплатной» энергии Солнца и экологической чистоты процесса преобразования в электричество или тепло.
2. Обсуждение эффективности того или иного способа преобразования солнечной энергии необходимо проводить в связи с областью применения солнечного преобразователя, так для «земных»отопительных нужд целесообразно использовать солнечные коллекторы с жидким теплоносителем, тогда как для «космических» целей - солнечные батареи на основе гетероструктур арсенида галлия.
3. Для питания маломощной техники в энергетически труднодоступных регионах, например в Арктике, целесообразно применять термоэлектрические преобразователи с солнечными концентраторами.
4. «Внутри» большой группы материалов, использующих фотоэлектрический эффект, тоже важно производить выбор того или иного преобразователя, сообразуясь с решаемыми с помощью него задачами. Так для многих задач важна гибкость источника, что возможно осуществить только с преобразователями на аморфном кремнии или на основе полупроводниковых органических полимеров. «Ячейки» Гретцеля не подходят для решения космических задач, т.к. содержат жидкий электролит, который испаряется со временем.
