Il principio di funzionamento e le caratteristiche dei convertitori fotoelettrici. Schema, descrizione

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Impianti fotovoltaici. Il principio di funzionamento e le caratteristiche dei convertitori fotoelettrici. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il sole è un'importante fonte di energia rinnovabile e rispettosa dell'ambiente. L'energia solare può essere convertita in energia elettrica utilizzando batterie fotovoltaiche (solari). Tali batterie sono utilizzate nei veicoli spaziali, nei radiofari e nelle boe di navigazione oceanica, nelle reti di comunicazione autonome, nonché nei calcolatori e nei giocattoli elettronici.

Il metodo fotoelettrico (o fotovoltaico) per convertire l'energia solare in energia elettrica è attualmente il più sviluppato in termini scientifici e pratici. Per la prima volta, negli anni '30, l'accademico A.F. Ioffe, uno dei fondatori della scuola fisica sovietica, attirò l'attenzione sulla prospettiva del suo utilizzo nell'ingegneria energetica su larga scala. Tuttavia, a quel tempo, l'efficienza delle celle solari non superava l'1%. Nei decenni successivi, grazie a una notevole quantità di ricerca nel campo della fisica e della tecnologia, questa cifra è salita al 20-25%.

Il meccanismo per convertire la luce solare in elettricità è diverso da altri modi per generare elettricità. Le caratteristiche di questo metodo determinano le possibilità e le prospettive del suo utilizzo su larga scala.

Con qualsiasi metodo di generazione di elettricità, è necessario disporre di cariche elettriche e fornire un meccanismo per la loro separazione. Nel metodo di induzione, vengono utilizzate cariche libere di conduttori metallici per generare elettricità e la loro separazione viene effettuata a seguito del movimento dei conduttori in un campo magnetico.

Nel metodo fotovoltaico di generazione di elettricità, non ci sono movimenti meccanici delle parti strutturali. Si basa sulle proprietà dei materiali semiconduttori e sulla loro interazione con la luce. In una cella fotovoltaica, i portatori liberi si formano a seguito dell'interazione di un semiconduttore con la luce e vengono separati sotto l'azione di un campo elettrico che si forma all'interno della cella. Fino a poco tempo fa quasi tutte le celle fotovoltaiche erano realizzate in silicio cristallino, ma ora si stanno diffondendo sempre di più altri materiali.

Il fenomeno dell'effetto fotoelettrico si basa sulla conversione dell'energia luminosa (l'energia della radiazione elettromagnetica) in energia elettrica. Esistono tre tipi di effetto fotoelettrico:

1) esterno: estrarre gli elettroni dalla superficie dei corpi sotto l'influenza della luce;

2) interno - variazione della conduttività elettrica di semiconduttori e dielettrici sotto l'azione della luce;

3) strato di bloccaggio - l'eccitazione di una forza elettromotrice al confine tra il conduttore e il semiconduttore fotosensibile.

Allo scopo di convertire l'energia della radiazione elettromagnetica, può essere praticamente utilizzato solo l'effetto fotoelettrico dello strato di bloccaggio (l'effetto fotoelettrico alla giunzione pn).

Autore: Magomedov A.M.

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