光电转换器。方案、说明

光电转换器。无线电电子电气工程百科全书

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这种类型的装置基于用光量子从半导体材料中击出电子的原理。辐射能转化为电能。在现代太阳能中，广泛使用由化学纯晶体硅制成的半导体转换器。硅是地壳中广泛存在的元素。沙子、石英就是二氧化硅SiO2。二十世纪末纯硅的生产使得许多半导体器件的生产成为可能，特别是现代计算机的处理器。美国的高科技、知识密集型生产集中在加利福尼亚州的“硅”（硅）谷。

西门子、索尼、日立等全球主要企业的计划均包括太阳能的开发。使用硅转换器的太阳能领域的领先者是美国、德国、丹麦、日本和瑞士。过去40年硅光伏转换器的成本下降了40倍；光伏太阳能发电厂装机1千瓦的成本约为2500美元。

太阳能电池由两个相互连接的硅片组成。落在顶板上的光将电子从其中击出，并将它们发送到底板。这会产生元件的电动势。串联元件是直流电源。多个光伏转换器组合起来构成太阳能电池。现代装置中将辐射能转化为电能的效率达到13,17%；在实验室条件下，某些半导体的效率已达到40%。

带光电转换器的 SPP 的功率由关系式确定

周二，（3.3）

哪里 - 光电转换器的效率（现代硅电池的变化在0,12.0,17以内）， - 总面积，平方米。

光伏太阳能发电厂的使用始于空间技术，其中成本起着次要作用。和平号空间站光电管的“翅膀”面积有数百平方米。由太阳能电池供电的月球车在月球上工作了一年多。在美国天空实验室站，总面积为130 m的电池提供功率为10,5 kW的电力。

如今，许多国家都生产光伏转换器模块以满足大规模的能源需求。美国这种类型的单台太阳能装置的功率已达到10兆瓦，峰值功率在太阳处于最高点时达到，接近阳光明媚的南亚热带州的能源消耗的昼夜周期时间。美国由于空调的运行而达到高峰。

光伏太阳能发电厂的一个重要优势是其运营成本非常低——通过玻璃或薄膜保护组件免受灰尘和沉淀的影响，可以运行数十年而无需维护。在阴天，这种类型的 SES 的功率会略有降低，但低于热电装置的功率。可以预见的是，在俄罗斯联邦南部阳光明媚的地区，随着硅组件的大规模生产和成本的降低，这种装置与使用日益昂贵的化石燃料的传统装置相比将具有竞争力。

卫星光伏太阳能电站项目正在开发中。它应该将它们发射并安装在赤道高度 35800 公里的地球静止轨道上，以便它们不断地“悬挂”在同一个地方。表面积达数十平方公里的太阳能电池放置在垂直于太阳光线的合成薄膜上。来自太阳能电池的电流在特殊的发电机中转化为微波辐射，通过机载天线将其引导到地球。发射天线的直径约为2公里，而地球上微波辐射的接收天线的直径约为1公里。接收站将微波辐射转换成工频电流和电压。该项目的实施理念独特、规模独特，需要巨额资金和大量的科技开发。

在俄罗斯，光电转换器的主要科研开发商是物理技术研究所。 A.F. Ioffe，圣彼得堡。该研究所所长、诺贝尔奖得主Zh.I. Alferov院士是太阳能的热心支持者。梁赞陶瓷金属器件工厂已开始生产各种标准尺寸和各种技术特性的SPP模块。太阳能光电倍增管由 NPO Kvant（莫斯科）和莫斯科地区泽列诺格勒的 CJSC Telecom-STV 生产。正在掌握光电转换器的基础材料“太阳能硅”的生产。发电厂1公斤硅一年发电量相当于传统火力发电厂2,5吨石油的发电量，硅转炉的使用寿命可达30年以上。

作者：Labeish V.G.

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