ВСТУП
У наш час темарозвитку альтернативних способів отримання енергії як не можна більш актуальна.Традиційні джерела стрімко вичерпуються і вже через яких-небудь п'ятдесятроків можуть бути вичерпані. І вже зараз енергетичні ресурси досить дороги ів значній мірі впливають на економіку багатьох держав.
Все це змушуєжителів нашої планети шукати нові способи одержання енергії. І одним знайбільш перспективних напрямків є отримання сонячної енергії. І цецілком природно. Адже саме Сонце дає життя нашій планеті і забезпечуєнас теплом і світлом. Сонце обігріває усі куточки Землі, керує річками тавітром. Його промені вирощують не менше одного квадрильйона тонн всілякихрослин, які, в свою чергу, є їжею для тварин.
Таким чином, ми вжевикористовуємо сонячну енергію у своїх потребах і всі традиційні джерелаенергії (нафта, вугілля, торф) з'явилися на земній кулі завдяки Сонцю.
Людина з найстародавнішихчасів вчився користуватися дарами Сонця. Навіть простий багаття, який зігрівавнаших предків тисячі років тому і продовжує це робити тепер, є по сутісправи використанням сонячної енергії, яку накопичила деревина. Але Сонцездатне задовольняти і більш масштабні потреби людини. За підрахункамивчених, людство потребує десяти мільярдах тонн палива. Якщо вирахуватикількість таких умовних тонн, які надаються Сонцем протягом року,ми отримаємо фантастичну суму - близько ста трильйонів тонн. Таким чином,люди отримують кількість енергії, що перевищує необхідні ресурси в десять разів.Потрібно тільки взяти це енергетичне багатство. Ось це питання і євкрай актуальним для науки.
Поновлюваніджерела енергії важливі не лише з точки зору диверсифікації технологічноїбази електрогенерації. Сьогодні світова спільнота відчуває серйознузаклопотаність з приводу глобальної зміни клімату.
Як показалодослідження, проведене компанією Exxon Mobile, світові енергетичніпотреби щорічно зростають на 1.3% і до 2030 р. збільшаться на 40% у порівнянніз 2005 р. 40% цього зростання припаде на енергогенеріруюшій сектор.Відповідно, викиди вуглекислого газу (CO2), пов'язані з сектороменергетики, теж зростуть.
Важливою перевагоюсистем сонячної фотоенергетики є відсутність викидів вуглекислого газу впроцесі роботи систем. Хоча непрямі викиди присутні на інших стадіяхжиттєвого циклу системи, фотоелектричні технології генерують набагатоменше викидів на ГВт енергії, що виробляється на протязі всього життєвогоциклу, ніж технології, що використовують традиційні види палива. Як мінімум 89%викидів, пов'язаних з виробництвом енергії, можна було б запобігти,замінивши традиційні джерела енергії фотоелектричними.
Результатом багаторічноїроботи стало такий пристрій як сонячна батарея.
У 2012 році, в Примор'їбуде проходити саміт АТЕС, підготовка до якого активно ведеться вже зараз.Один з проектів АТЕС у Владивостоці - будівництво та реконструкція автодорігтериторії об'єктів саміту. Одним із головних завдань даного проекту - єорганізація освітлення автодоріг. Темою даного диплома є: В«Автоматизованеуправління вуличним освітленням В». Тема передбачає розгляд можливостізастосування даного методу для нашого регіону.
1 ІНТЕЛЕКТУАЛЬНЕ вуличного освітлення НА СОНЯЧНИХБАТАРЕЯХ
1.1 Історія створення сонячної батареї
Початковоюточкою розвитку сонячних батарей є 1839, коли був відкритийфотогальванічні ефект. Це відкриття було зроблено Олександром ЕдмономБеккерелем.
Наступниметапом в історії сонячних батарей стала діяльність Чарльза Фріттса. Черезсорок чотири роки після відкриття Беккереля, в 1883 році, Фріттс сконструювавперший модуль з використанням сонячної енергії. Основою винаходу послуживселен, покритий тонким шаром золота. Дослідник дійшов висновку, що данепоєднання елементів дозволяє, нехай в мінімальному ступені (не більше одноговідсотка), перетворювати сонячну енергію в електрику.
Зрозуміло,до створення сучасних сонячних батарей було ще далеко. Протягомнаступних десятиліть цей напрямок наукових досліджень розвивалосянестабільно. Періоди інтенсивної діяльності змінювалися різкими спадами. Багатосхильні вважати, що історія сонячних батарей веде свій початок з діяльностіАльберта Ейнштейна. Зокрема, великий учений отримав в 1921 році Нобелівськупремію саме за вивчення особливостей зовнішнього фотоефекту, а не заобгрунтування знаменитої теорії відносності.
В30-их роках радянські фізики отримали електричний струм, використовуючи фотоефект.Зрозуміло, коефіцієнт корисної дії (ККД) тоді не вражав. Він неперевищував один відсоток, але і це було серйозним науковим кроком.
Вжев 1954 році група американських вчених домоглася ККД, що досягає шестивідсотків. У цьому році світ побачила перша кремнієва сонячна батарея.
В1958 сонячна батарея стала основним джерелом отримання електроенергіїна космічних апаратах, як на радянських, так і на американських. Але приладипродовжували вдосконалювати.
Всімдесятих роках ККД становив десять відсотків. Такі показники були цілкомприйнятними для використання альтернативних пристроїв отримання енергії накосмічних апаратах, але використовувати сонячні батареї на Землі поки не малосенсу. Та й коштували сонячні батареї вельми дорого. Це пояснювалосядорожнечею матеріалу. Наприклад, ціна одного кілограма кремнію становилаблизько ста доларів. Тільки в дев'яностих роках намітилися певніпозитивні зрушення у розвитку альтернативних джерел енергії та сонячних батарейзокрема.
Успішнеі стабільне виробництво було налагоджено лише в кінці вісімдесятих. Сьогоднівипускаються сонячні батареї мають ККД, небагатьом перевищує двадцятьвідсотків.
1.2 Принцип дії сонячної батареї
Перетворення енергіїв фотоелектричному перетворювач засноване на фотовольтаїчному ефекті(Фотоефекті), який виникає в неоднорідних напівпровідникових структурахпри впливі на них сонячного випромінювання.
Фотоефект - цевипускання електронів речовиною під дією світла (і, взагалі кажучи, будь-якогоелектромагнітного випромінювання) [1]. У конденсованих речовинах (твердих ірідких) виділяють зовнішній та внутрішній фотоефект. Зовнішнім фотоефектом(Фотоелектронної емісією) називається випускання електронів речовиною піддією електромагнітних випромінювань. Електрони, що вилітають з речовини призовнішньому фотоефекті, називаються фотоелектронів, а електричний струм,утворюваний ними при впорядкованому русі в зовнішньому електричному полі,називається фотоструму. Внутрішнім фотоефектом називається перерозподілелектронів по енергетичним станам в твердих і рідких напівпровідниках ідіелектриках, що відбувається під дією випромінювань. Він проявляється в змініконцентрації носіїв зарядів в середовищі і призводить до виникнення фотопровідностіабо вентильного фотоефекту.
Неоднорідністьструктури може бути отримана легуванням (додавання невеликих кількостейдомішок з метою контрольованого зміни електричних властивостейнапівпровідника, зокрема, його типу провідності) одного і того жнапівпровідника різними домішками (створення p - n-переходів) або шляхомз'єднання різних напівпровідників з неоднаковою шириною забороненоїзони-енергії відриву електрона з атома (створення гетеропереходів), або ж зарахунок зміни хімічного складу напівпровідника, що приводить до появи градієнташирини забороненої зони. Можливі також різні комбінації перерахованихспособів.
1.2.1 P - n перехід або електронно-дірковий перехід
P-nперехід (n-negative - негативний, електронний, p-positive - позитивний,дірковий), або електронно-дірковий перехід - різновид гомопереходов. Зоноюpn переходу називається область напівпровідника, в якій має місцепросторове зміна типу провідності від електронної n до діркової p.
Малюнок 1.1 -Електронно-дірковий перехід
При контакті двохобластей n-і p-типу через град...
