QUOTE | Совсем для начала: как устроена солнечная батарейка? Как правило, это кусок полупроводника, на который падает свет. Полупроводники могут быть разными — органическими и неорганическими, "хорошими" монокристаллами и "плохими"аморфными, дорогими или дешевыми — суть процесса меняется не сильно. Надо разделить заряды, которые свет генерирует в материале: встроенное поле растаскивает электрон и дырку в разные стороны — но они таки стремятся объединиться, пусть и окольными путями. Поэтому электрон проходит по внешней цепи, по дороге создавая в ней электрический ток — и возвращается, чтобы слиться со своей оставленной дыркой в... (далее неприлично). Ну это, собственно, и в школе рассказывают. А давайте копнем чуть дальше. |
QUOTE | Да, так вот, о пределе: в чем проблема–то... Солнышко светит широким спектром, от дальнего ИК до УФ. И ежели посмотреть на солнечную батарейку, которая дает один электрон во внешней цепи на один прилетающий фотон при ее, батарейки, постоянном напряжении — окажется, что на фиолетовых фотонах эффективность маленькая, потому как из большой энергии фотона много теряется, энергия–то электрона в цепи нагрузки фиксирована. Это то, что на картинке зеленым закрашено. Да, о картинке: по горизонтальной оси — ширина зоны полупроводника, она же минимальная энергия поглощаемых фотонов. 1.5 эВ — это инфракрасное (ИК), примерно энергия, которой дистанционка к вашему телевизору светит. 2 эВ — это уже красненькое, а от 2 до 4 эВ примерно — видимый свет.. А еще энергия низкоэнергетических фотонов пропадает зря — если энергии одного фотона не хватает на генерацию одного электрона в цепи нагрузки, — то он гордо ничего и не сгенерит, пролетит насквозь. Это фиолетовая область на картинке. Синее — это, грубо говоря, нагрев нашей батарейке. Солнышко–то припекает! И остается нам только черненькое, та самая треть — а еще две трети куда–то деваются. То есть, например, если мы возьмем почти идеальный случай с запрещенной зоной 1.5 эВ, то максимум 30% мощности мы получим электрически, по 25% потеряем на том что не поглотим, и на то, что поглотим неэффективно, а 20% потеряем просто так. Почему–то тут хочется рассказать анекдот про "один сломал, а другой потерял" И да, это теоретический предел — а дальше начинается всякое–разное: от поверхности отразилось, насквозь пролетело, да контакты в батарейке плохие. То есть в итоге электричества будет меньше. А хочется, что характерно, побольше! Посмотрим, что тут можно сделать, благо налюбить природу — это же здорово!. |
|