Превращение солнечного излучения в электроэнергию.

Делаются попытки применить активные технологии и для производства электроэнергии на солнечных электростанциях.

Можно и непосредственно превращать солнечное излучение в электроэнергию - для этого применяют фотоэлементы, которые используют явление фотоэффекта, возникающего в полупроводниках.

Это явление впервые обнаружил в 1839 году Антуан Сезар Беккерель.

Элемент состоит из двух полупроводников, один из которых является положительным зарядом, другой - отрицательным. Эти два слоя находятся между металлическими контактами и покрыты сеткой. Когда фотон света ударяется в соединение между полупроводниками, из этого места выбивается электрон и возникает электронная «дыра»; эти «дыры» сохраняются как дополнительный электрозаряд и могут менять свое положение внутри материала, становясь дополнительными носителями электричества. Электроны и «дыры» притягиваются каждый к своему полупроводнику, и при замыкании внешней цепи фотоэлемента возникает электрический ток. Для получения агрегата требуемой мощности фотоэлементы соединяются в батарею той или иной величины.

Однако сегодня фотоэлементы все еще очень дороги, поэтому их используют в основном там, где другими методами генерировать электроэнергию невозможно или неоправданно. Прежде всего - в космической технике для обеспечения работы бортового оборудования исследовательских или спутников связи, в космических кораблях и орбитальных станциях. Попытки их применения в повседневной жизни чаще всего носят экспериментальный характер - во Франции, например, построен телепередатчик, работающий на фотоэлементах. Еще их используют на морских маяках, автоматических метеорологических и противопожарных станциях, которые находятся в лесах и джунглях.

Пока еще использование солнечных лучей как источника энергии носит случайный характер. Однако со временем стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями, будет снижаться - об этом свидетельствует решение уже многих проблем, связанных с хранением, передачей и использованием электричества, получаемого с помощью фотоэлементов. Активные системы солнечной энергетики намного эффективнее пассивных систем - в них жидкость (как правило, вода), проходя через трубки в солнечном коллекторе, нагревается, а затем по трубам отдает полученное тепло внутрь здания. Такие небольшие устройства уже сегодня в некоторых средиземноморских странах обеспечивают до 70% горячей воды.

До Земли в виде видимого света и инфракрасного излучения доходит едва одна миллиардная часть солнечного излучения. Значительная часть ее рассеивается в космическом пространстве, еще часть поглощается земной атмосферой. Однако даже оставшейся энергии достаточно, чтобы в значительной мере отказаться от невозобновляемых источников энергии.

В больших системах, состоящих из тысяч параболических зеркал, из солнечных лучей вырабатывается большое количество электроэнергии. При общей площади зеркал около 0,5 километра квадратного, можно получить 100 Мвт вырабатываемой мощности, чего хватит для обслуживания 30 тысяч домов.

«Гелиос» - движимый солнечной энергией самолет в виде летающего крыла - в 2001 году побил рекорд высоты, поднявшись на 29413 метров. 14 небольших электродвигателей, питаемых от фотоэлементов, вращают винты машины, которая обошлась НАСА в 15 миллионов долларов.

Когда свет попадает на переход между полупроводниками, в фотоэлементе возбуждаются электроны, и в сети появляется ток. В фотоэлектрических системах применяют солнечные фотоэлементы с полупроводниками, которые непосредственно преобразуют свет в электрический ток.

Первые фотоэлементы, которые использовались в космической технике, были очень дорогими - выработка 1 Вт мощности обходилась в 2 тысячи долларов. Современные версии таких элементов стоят дешевле 5 долларов за ватт.