Это — устройства, генерирующие электроэнергию из солнечных лучей. Иными словами, неиссякаемые электрогенераторы. Но каков принцип работы солнечных батарей? Почему солнечные лучи, попав на их поверхность, превращаются в электроток?
Очень просто — благодаря явлению фотоэффекта. Фотоэффект и солнечные батареи Суть фотоэффекта заключается в преобразовании солнечной энергии в постоянный электроток. Происходит это следующим образом. Электроны некоторых веществ например, кремния способны поглощать энергию солнечных лучей. В результате они покидают свои орбиты, образуя направленный поток. Этот направленный поток электронов и будет постоянным фототоком.
Для получения этого эффекта используются специальные вещества — полупроводники. Они бывают двух типов: с p- и n-проводимостью. N-проводимость означает избыток электронов в веществе, p-, соответственно, — их недостаток.
Для создания фотоэлемента необходимы два разнопроводимых полупроводника. Они помещаются один на другой, образуя двухслойную структуру. Иными словами, получается своеобразное подобие электродной батареи, в которой роль катода играет n-проводник, а анода — p-проводник.
Дальнейший принцип действия фотоэлемента основан на формировании на стыке полупроводников зоны p-n перехода. Под действием падающих лучей электроны n-проводника который располагается вверху структуры покидают свои атомарные орбиты. Они переходят в p-слой, где наблюдается нехватка электронов.
Таким образом и возникает направленный поток электронов, он же — фототок. Для снятия тока к пластинам полупроводников подключаются тонкие проводники и нагрузка. Работать подобная система может очень долго, так как ее функционирование на связано с химическими взаимодействиями, а значит, не происходит разрушения материалов. Сегодня серийные солнечные элементы выпускаются на базе кремния.
Это связано с тем, что во-первых, кремний широко распространен, а во-вторых, его промышленная обработка не требует значительных затрат.
Для придания кремнию разных типов проводимости используют всевозможные примеси. Например, избыток электронов создается за счет введения бора, а недостаток — мышьяка. Также применяют арсенид, галлий, кадмий и т. Конечно, существуют и солнечные батареи с гораздо более высоким КПД, но их производство крайне ограничено.
Они изготавливаются малыми партиями в лабораторных условиях для спеццелей например, для нужд космической промышленности. Это объясняется тем, что несмотря на аналогичные принципы действия, в этих солнечных батареях используются другие материал и примеси. Причем эти материалы довольно сложно обрабатывать, поэтому массовое их производство пока нецелесообразно. Тем не менее, сегодня продолжаются активные разработки в этой области, направленные на получение высокоэффективных и экономически выгодных солнечных батарей.
Разумеется, каждая отдельно взятая фотоячейка не обладает достаточной производительностью. Поэтому их и объединяют в большие модули. Делается это для увеличения выходного напряжения или выходного тока системы.
Хотя чаще всего эти схемы комбинируются. Таким образом, классическая солнечная батарея, состоящая из нескольких фотоячеек, работает как обычная электросхема. Выгодно ли использовать солнечные батареи в быту например, установить их на крыше коттеджа? Да, выгодно. Выгодно, но лишь в очень далекой перспективе. Нет, не выгодно. Не знаю. Принцип действия солнечных батарей. Похожие статьи. Виды элементов солнечных батарей, их особенности и нюансы использования.
Солнечные батареи. Как устроена солнечная батарея. Как работают солнечные батареи и их виды. Что на изображении? Солнечные батареи , Копирование материалов возможно только со ссылкой на наш сайт. По вопросам рекламы:.
Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Сегодня в промышленности работают десятки тысяч автоматов, оснащенных электронным зрением.
Электронным глазом у них служат фотоэлементы. В основе работы этих приборов лежит фотоэффект.
Работа по теме: 35 35a Глава: Фотоэлементы. Устройство фотоэлементов. ВУЗ: МГУПС МИИТ.
Помощь студентам в написании работ: Дипломные, курсовые, контрольные работы на заказ. Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Фотоэлементом называется прибор, в котором воздействие лучистой энергии оптического диапазона вызывает изменение его электрических свойств. Фотоэлементы разделяются на три типа: 1 с внешним фото-эффектом, 2 с внутренним фотоэффектом, 3 с запирающим слоем. В фотоэлементе с внешним фотоэффектом действие света вызывает выход из поверхностного слоя фотокатода электронов во внешнее пространство — в вакуум или сильно разреженный газ. Схема устройства такого фотоэлемента приведена на рис. На внутреннюю стенку стеклянной колбы 1, из которой откачан воздух, с одной стороны нанесен фотокатод 2.
Широкое применение получили сурьмяно-цезиевые фотокатоды. В центре колбы вакуумного фотоэлемента укреплен металлический анод 3 в виде небольшого кольца или пластинки. Колба снабжена пластмассовым цоколем 4.
Полупроводниковым фотоэлементом называется полупроводниковый прибор, в котором под действием падающего на него излучения возникает э. Работа фотоэлемента с запирающим слоем, или, что то же, вентильного фотоэлемента, основана на использовании запирающего слоя между полупроводниками с различными проводимостями. Поглощение лучистой энергии при освещении поверхности фотоэлемента вблизи -перехода вызывает ионизацию атомов кристалла и образование новых пар свободных носителей заряда электронов и дырок. Образующиеся электроны под действием электрического поля -перехода уходят в слой , дырки — в слой.
Это — устройства, генерирующие электроэнергию из солнечных лучей. Иными словами, неиссякаемые электрогенераторы.
Фотоэлектронные явления фотоэмиссия, фотопроводимость полупроводников.
Фото элементы с внешним и внутренним фотоэффектом. Устройство, принцип работы и область применения фотоэлементов. Структурная схема выпрямителя. Однофазные и трёхфазные схемы выпрямления, принцип их работы. Схема Ларионова, принцип работы.
Задачи урока : раскрыть значение теоретических знаний для техники и производства; описать области применения фотоэлементов в технике. Начиная рассмотрение нового материала около 25 мин , учитель сообщает, что изученное ранее явление фотоэффекта лежит в основе работы фотоэлементов — устройств, в которых световые сигналы преобразуются в электрические. Далее кратко рассказывает об устройстве и принципе работы фотоэлемента рис. Можно упомянуть о фотоумножителях и показать фотоумножитель. Примерный план рассказа учителя: устройство фотоэлемента — действие фотоэлемента — усиление электрических сигналов, выработанных фотоэлементом, — соединение фотоэлемента с электромагнитным реле — принципы применения фотореле в технике — демонстрация работы фотореле.
Рассказывая о применении фотоэффекта, учитель демонстрирует действие фотореле ДЭ-2, с. Уместно краткое выступление школьника с самодельным фотореле.
Действие фотоэлемента основано на явлении фотоэлектрического Описанный фотоэлемент называется вакуумным. 4 Как устроен фотоэлемент?.
Цель работы: ознакомление с вентильным фотоэлементом, исследование вольт-амперных характеристик его. Задача: снять семейство вольт-амперных характеристик при различных освещенностях, определить оптимальные нагрузочные сопротивления и оценить КПД фотоэлемента. Приборы и принадлежности: источник света , кремниевый фотоэлемент, магазин сопротивлений, милливольтметр, миллиамперметр. Вентильный фотоэффект заключается в возникновении фото-ЭДС в вентильном, т.