Солнце - важный возобновляемый и экологически чистый источник энергии. Солнечную энергию можно превращать в электрическую с помощью фотоэлектрических (солнечных) батарей. Такие батареи используются на космических кораблях, в радиомаяках и океанских навигационных буях, в автономных сетях связи, а также в калькуляторах и электронных игрушках.

Фотоэлектрический (или фотовольтаический) метод преобразования солнечной энергии в электрическую является в настоящее время наиболее разработанным в научном и практическом плане. Впервые на перспективу его использования в крупномасштабной энергетике обратил внимание еще в 30-е годы один из основателей советской физической школы академик А. Ф. Иоффе. Однако в то время КПД солнечных элементов не превышал 1%. В последующие десятилетия благодаря значительному объему исследований в области физики и технологии этот показатель увеличился до 20-25%.

Механизм преобразования солнечного света в электричество отличается от других способов получения электричества. Особенности этого метода определяют возможности и перспективы его использования в широких масштабах.

При любом способе производства электричества необходимо иметь электрические заряды и обеспечить механизм их разделения. В индукционном методе для получения электричества используют свободные заряды металлических проводников, а их разделение осуществляется в результате перемещения проводников в магнитном поле.

В фотовольтаическом методе получения электричества нет механических перемещений деталей конструкции. Он основан на свойствах полупроводниковых материалов и их взаимодействии со светом. В фотовольтаическом элементе свободные носители образуются в результате взаимодействия полупроводника со светом, а разделяются под действием электрического поля, возникающего внутри элемента. До недавнего времени практически все фотоэлементы изготовлялись из кристаллического кремния, однако сейчас все более широкое применение находят и другие материалы.

Явление фотоэффекта основано на преобразовании световой энергии (энергии электромагнитного излучения) в электрическую. Различают три вида фотоэффекта:

1) внешний - вырывание электронов из поверхности тел под действием света;

2) внутренний - изменение электропроводимости полупроводников и диэлектриков под действием света;

3) запирающегося слоя - возбуждение электродвижущей силы на границе между проводником и светочувствительным полупроводником.

Для целей преобразования энергии электромагнитного излучения практически может быть применен только фотоэффект запирающегося слоя (фотоэффект на p-n-переходе).

Автор: Магомедов А.М.