Загальна характеристика сонячної енергії - Реферат

Випромінювання з поверхні Сонця характеризується широким енергетичним спектром, що приблизно відповідає енергетичному спектру випромінювання “чорного тіла” при температурі 5800К. Решта сонячного випромінювання розподіляється між ультрафіолетовою частиною спектра з довжиною хвиль меншою за 0.3 мкм (менша частина) і інфрачервоною з довжиною хвиль більшою 0.75 мкм (більша частина). При проходженні крізь атмосферу Землі інтенсивність сонячного випромінювання зменшується за рахунок його поглинання, розсіювання та відбивання при взаємодії з частинками пилу, з киснем, озоном, вуглекислим газом, парами води. При взаємодії з озоном та киснем поглинання сонячного випромінювання відбувається переважно в ультрафіолетовій частині спектру, водяна пара та вуглекислий газ поглинають переважно в інфрачервоній частині. Метод прямого перетворення сонячного випромінювання в електрику є, по-перше, найбільш зручним для споживача, оскільки отримується найбільш вживаний вид енергії, і, по-друге, такий метод вважається екологічно чистим засобом одержання електроенергії на відміну від інших, які використовують органічне паливо, ядерну сировину чи гідроресурси.На рис.1 схематично показано сонячний елемент з p-n переходом та напрям руху фотогенерованих носіїв заряду. Фотогенеровані в р-області електрони витягуються електричним полем в n-область, і, навпаки, фотогенеровані в n-області дірки витягуються електричним полем в р-область. Якщо закоротити контакти, то через сонячний елемент потече струм короткого замикання Ікз. Для того, щоб елемент віддавав енергію в зовнішнє коло, до його контактів підєднують навантаження, яке має електричний опір Rн. Тобто сонячний елемент виконує роль помпи, яка перекачує електрони в напрямку n-область - зовнішнє навантаження - р-область.По-третє, електрони і дірки, збуджені квантами світла з енергією, значно більшою ніж ширина забороненої зони, за дуже короткий час віддають надлишок енергії і опускаються до дна зони провідності (електрони) чи піднімаються до вершини валентної зони (дірки). При коефіцієнті корисної дії 14.5% в умовах стандартизованого освітлення потужністю 100 МВТ/см2, сонячний спектр якого відповідає атмосферній масі 1.5 (положення Сонця під кутом 45о), такий елемент може подати на зовнішнє навантаження напругу 0.49В (Uxx=0.6В) та струм 3А (Ікз=3.3А), тобто виділити 1.45Вт потужності. Тому при розрахунку електричної енергії від сонячного елементу треба знати кількість сонячної енергії, яка поступає протягом року в даній місцевості. Вихідна потужність сонячного елементу може бути підвищена також за рахунок збільшення площі сонячного елементу (оскільки Ікз лінійно зростає з площею освітленого елементу), однак кремнієві елементи з більшою площею (150х150 чи 200х200 мм2) ще не так поширені ніж елементи 100х100 мм2. Як видно, на відміну інтегральних схем та інших мініатюрних приладів сучасної мікроелектроніки, сонячні елементи характеризуються великою площею, що дозволяє отримувати великі струми (порядку одиниць ампера).Єдине, що стримує ще більш широке поширення сонячної енергетики, це висока ціна енергії, яка отримується від сонячних елементів. Собівартість сонячної батареї потужності 1 Вт становить близько 2-3 доларів США, тому окупність енергії, що виробляється сонячними батареями, складає більше 20-30 років. Вартість 1КВТ.год електроенергії, яка виробляється фотомодулями, сьогодні значно вища ніж для традиційної енергетики, але слід зауважити, що: по-перше, ця величина має тенденцію до зменшення для сонячної енергетики та до зростання для традиційної енергетики, а по-друге, сонячна енергетика може успішно конкурувати з традиційною в тих випадках, коли споживання енергії порівняно невелике, а підвести електроенергію від загальної електромережі дорого або зовсім неможливо. Застосування сонячних батарей в наведених вище випадках (в засобах звязку, на транспорті, у побуті, сільському господарстві, для екологічного контролю) виправдано не стільки кількістю виробленої ними електроенергії, скільки появою нових можливостей, покращанням якості процесів, які вже використовуються. Ефект від застосування сонячних батарей в перерахованих напрямках і галузях підвищується, якщо використовуються економічніші споживачі енергії, спеціально розроблені для роботи з фотомодулями (лампи освітлення, холодильники, насоси, телевізори).Таким чином, застосування в Україні альтернативних джерел енергії, в першу чергу, сонячної енергетики, без сумніву дасть користь. З іншого боку, економіка України має відповідні потужності з виробництва необхідних компонентів та створення інфраструктури такої енергетики. Івано-Франківськ) дозволяють проводити повний технологічний цикл створення сонячних елементів. Україна має висококваліфікований науковий потенціал в цій галузі (Інститут фізики напівпровідників та Інститут електродинаміки НАНУ, Київський національний університет ім.

План

1. Сучасний розвиток виробництва енергії

2. Характеристика випромінювання Сонячної енергії

3. Сонячний елемент

4. Електрична енергія сонячного елемента

5. Будинок з сонячними батареями

6. Застосування в Україні альтернативних джерел енергії

1. Сучасний розвиток виробництва енергії