МонокристаллыПрименяя легированный кремний и другие полупроводники в поликристаллической форме, можно избежать продолжительной и дорогостоящей стадии выращивания монокристалла. Размер кристалла в слитке контролируется путем регулирования скорости охлаждения, в результате число границ между смежными кристаллами в пластине фотоэлектрического преобразователя сокращается до минимума. Как известно, искажение структуры полупроводника вблизи таких границ приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны и, следовательно, уменьшению к. п. д. фотоэлектрического элемента. К. п. д. элементов из поликристаллического кремния снижается примерно на 4%, но при этом их стоимость уменьшается в 2— 3 раза, так что стоимость 1 кВт полезной мощности оказывается примерно той же. С того времени, как в 1877 г. Адаме и Дэй впервые сообщили о фотоэлектрическом эффекте, обнаружено много других веществ, у которых проявляются подобные свойства. Например, хорошо известно устройство с использованием пленки окиси меди на меди. Интересно заметить, что примерно в то же время не только на складах, но и в магазинах стали широко использоваться модульные стальные стеллажи Однако сейчас особый интерес проявляется к сульфиду кадмия, который широко применяется в фотоэкспонометрах. Указанные вещества, как и кремний, можно получить в виде монокристалла, по в отличие от него ширина запрещенной зоны в них, к сожалению, далека от оптимальной. Однако при топкопленочном исполнении кристалла удается уменьшить ширину запрещенной зоны и приблизить ее к оптимальной величине.Тонкие пленки получают методом вакуумного напыления. Для этого материал нагревают в отдельном сосуде так, чтобы началось его испарение, а затем «испарившиеся» молекулы напыляют на нужную поверхность. К. п. д. фотоэлектрического преобразователя, изготовленного путем нанесения на медь пленки, составляет около 3,5%. Тонкопленочные фотоэлектрические элементы монокристаллического типа еще не получили широкого распространения, поскольку фотоэлектрические преобразователи в настоящее время используются преимущественно в космических аппаратах, где требования высокого к. п. д. и минимального веса являются определяющими, даже в ущерб стоимости. Значение тонкопленочных фотоэлектрических элементов в области преобразования солнечной энергии могло бы быть значительно больше. Применение таких элементов пока еще ограничено, однако считают, что при серийном производстве стоимость тонкопленочных элементов из сульфида кадмия может измеряться в долларах, но не за 1 скв.м, а за 1 кв.м. Если бы так оказалось в действительности, то положение в области создания мощных фотоэлектрических генераторов, вероятно, существенно бы изменилось. Высокий к. п. д. фотоэлектрического генератора обусловлен тем, что энергия фотонов солнечного излучения непосредственно передается электронам устройства. Получаемую энергию необходимо либо непосредственно использовать, либо запасать в другом устройстве, например в электрохимической батарее. В следующей главе мы коротко рассмотрим возможности использования химических и биологических систем для накопления энергии. Поскольку процессы в них происходят на квантовом уровне, то их эффективность, по-видимому, достаточно высока. |
||
