光電コンバーター。スキーム、説明

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光電変換器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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このタイプの設備は、光量子によって半導体材料から電子をノックアウトする原理に基づいています。放射エネルギーは電気エネルギーに変換されます。現代の太陽エネルギーでは、化学的に純粋な結晶シリコンで作られた半導体コンバーターが広く使用されています。ケイ素は地殻に広く普及している元素です。砂、石英は二酸化ケイ素SiO2です。 XNUMX 世紀末の純粋なシリコンの生産により、多くの半導体デバイス、特に現代のコンピューター用プロセッサーの生産を開始できるようになりました。米国のハイテク科学集約産業はカリフォルニア州の「シリコン」（シリコン）バレーに集中している。

太陽エネルギー源の創出は、シーメンス、ソニー、日立などの主要な世界的関心事のプログラムに含まれています。シリコンコンバーター上の太陽エネルギー分野のリーダーは、米国、ドイツ、デンマーク、日本、スイスです。過去 40 年間でシリコン太陽光発電コンバータのコストは 40 分の 1 に減少し、太陽光発電所の設備容量 2500 kW のコストは約 XNUMX ドルです。

太陽電池は、相互接続された 13,17 枚のシリコンウェーハで構成されます。上部プレートに当たる光はそこから電子を叩き出し、下部プレートに送ります。これが要素の EMF が作成される方法です。直列に接続された要素は直流源となります。いくつかの太陽光発電コンバータを組み合わせて太陽電池を表します。最新の設備における放射エネルギーから電気エネルギーへの変換効率は 40% に達し、実験室条件下では一部の半導体では XNUMX% の効率が達成されています。

光電変換器を備えたSPPの電力は、次の関係によって決定されます。

W、（3.3）

どこ - 光電変換器の効率 (0,12.0,17 以内の最新のシリコンセルの変化)、 - 総面積、m2。

太陽光発電所の使用は宇宙技術から始まり、コストは二次的な役割を果たしました。ミール基地の光電池の「翼」の面積は数百平方メートルでした。ルノホートは太陽電池を動力源とし、130年以上にわたって月で活動した。アメリカの Skylab ステーションでは、総面積 10,5 m のバッテリーが XNUMX kW の電力を供給しました。

現在、太陽光発電コンバーターモジュールは、大規模なエネルギー需要に対応して多くの国で生産されています。米国におけるこのタイプの単一太陽光発電設備は10MWに達しており、その電力は太陽が天頂にあるときにピークに達します。これは、太陽の光が降り注ぐアメリカ南部の亜熱帯州で、エアコンの作動による毎日のエネルギー消費がピークに達する時期に近いものです。

太陽光発電所の重要な利点は、運用コストが非常に低いことです。ガラスやフィルムでほこりや降水から保護されたモジュールは、メンテナンスなしで数十年間稼働します。曇りの天候では、このタイプの太陽光発電所の出力は、熱電設備よりも少ないとはいえ、多少低下します。ロシア連邦南部の太陽光発電地域では、シリコンモジュールの大量生産とコストの低下により、そのような設備は、成長する化石燃料で稼働する従来の設備と比較して競争力があると予想される。

衛星太陽光発電所のプロジェクトが開発されています。打ち上げられ、高度35800kmの赤道の静止軌道に搭載され、常に同じ場所に「ぶら下がる」ことになる。表面積が数十 km2 の太陽電池は、太陽光線に対して垂直に配向された薄い合成フィルム上に配置されます。太陽電池からの電流は特別な発電機でマイクロ波放射に変換され、搭載されたアンテナによって地球に向けられます。送信アンテナの直径は約 1 km ですが、地球上のマイクロ波放射の受信アンテナは約 7 km です。受信ステーションはマイクロ波放射を工業用周波数の電流と電圧に変換します。このプロジェクトは、コンセプトも規模もユニークであり、その実現には巨額の資金と多大な科学技術開発が必要となります。

ロシアでは、光電変換器の主要な科学開発者は物理技術研究所です。サンクトペテルブルクのA.F.イオッフェ。この研究所の所長であるノーベル賞学者Zh.I. アルフェロフは、太陽エネルギーの熱烈な支持者です。セラミック金属デバイスのリャザン工場では、さまざまな標準サイズとさまざまな技術特性の SPP モジュールの生産が開始されました。太陽光電子増倍管は、モスクワ州ゼレノグラードの CJSC Telecom-STV である NPO Kvant (モスクワ) によって製造されています。光電変換装置の基礎材料である「ソーラーシリコン」の製造が完成しつつある。 SPPでは年間1kgのシリコンで従来の火力発電所の生産に2,5トンの石油が必要な量の電力が発生し、シリコンコンバーターの耐用年数は30年以上です。

著者: ラベイシュ V.G.

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