О дельтапланахНовая конструкция солнечного элемента
Сторонники использования солнечной энергии давно пытаются найти такой экономически эффективный способ преобразования солнечного света в электроэнергию,
который позволил бы получать ее в количестве, достаточном для питания бортовых источников летательных аппаратов. До сих пор все попытки реализовать эту идею оказывались тщетными из-за высокой стоимости и низкого КПД имеющихся фотоэлектрических, или солнечных, элементов. Предложен новый метод преобразования солнечной энергии, который по эффективности превосходит все известные ранее. Это достижение является существенным шагом вперед на пути к экономическому получению электроэнергии с помощью солнечных батарей.
Солнечные элементы делаются из полупроводниковых материалов, таких, как кристаллический кремний, в котором под действием света определенной энергии электроны утрачивают свои связи с атомами в кристаллической решетке и становятся свободными. Свободные электроны могут перемещаться в толще кремния, оставляя на покинутых местах «дырки» (незаполненные электронные уровни).
Путем «вкрапления» атомов других элементов в кристаллическую структуру кремния (процесс, называемый легированием) можно получить полупроводник либо с электронной проводимостью, либо с дырочной (в первом случае он называется полупроводником га-типа, во втором р-типа). Заряды, возникающие под действием фотонов на границе двух слоев полупроводника га-типа и р-типа, разделяются: электроны диффундируют в слой га-типа, а дырки — в слой р-типа.
Создающийся в результате направленного движения зарядов электрический ток можно отвести, если к внешним поверхностям этой двухслойной структуры подсоединить проводники. К сожалению, поскольку в обычном солнечном элементе эти проводники «закрывают» поверхность полупроводника, какая-то часть света неизбежно блокируется и не падает на поверхность. Кроме того, присутствие атомов легирующих элементов в областях кремния, расположенных непосредственно вблизи тех мест, где подсоединены отводящие ток проводники, приводит к тому, что свободные электроны рекомбинируют с «дырками», и в результате электрический ток уменьшается. Это явление дополнительно снижает КПД солнечных элементов.
Теперь удалось уменьшить потери, обусловленные как первой, так и второй причинами, путем легирования крошечных областей с внутренней стороны слоя диоксида кремния. Тонкие нити осажденного алюминия выполняют роль токосъемников на крошечных п и р-областях. Такая необычная конструкция исключает «загораживание» падающего на внешнюю поверхность солнечного света и сводит к минимуму размер областей, подвергаемых легированию. В результате у такого солнечного элемента КПД достигает 27,5 % (при освещении направленным светом).
Новые солнечные элементы создают реальные возможности для появления моторных дельтапланов или мотопланеров с электрическими двигателями, что особенно важно с точки зрения защиты окружающей среды.
Выбор электрического двигателя. Существует три схемы электродвигателя постоянного тока: с параллельным включением обмотки возбуждения — шунтовые, с последовательным включением обмотки возбуждения — сериесные и со смешанным возбуждением — компаундные.
Двигатель с последовательным возбуждением имеет «мягкую» характеристику с большими начальными моментами. Это делает его незаметным при раскрутке воздушного винта. Пусковые токи при запуске этого двигателя меньше, чем у двигателя с параллельным возбуждением. Эти токи не превосходят трехкратного номинального тока.
Трудно предсказывать, создадут ли эти аппараты новый вид спорта или же они захватят высоты между потолком полетов современной авиации и нижним пределом траектории искусственных спутников Земли.
который позволил бы получать ее в количестве, достаточном для питания бортовых источников летательных аппаратов. До сих пор все попытки реализовать эту идею оказывались тщетными из-за высокой стоимости и низкого КПД имеющихся фотоэлектрических, или солнечных, элементов. Предложен новый метод преобразования солнечной энергии, который по эффективности превосходит все известные ранее. Это достижение является существенным шагом вперед на пути к экономическому получению электроэнергии с помощью солнечных батарей.
Солнечные элементы делаются из полупроводниковых материалов, таких, как кристаллический кремний, в котором под действием света определенной энергии электроны утрачивают свои связи с атомами в кристаллической решетке и становятся свободными. Свободные электроны могут перемещаться в толще кремния, оставляя на покинутых местах «дырки» (незаполненные электронные уровни).
Путем «вкрапления» атомов других элементов в кристаллическую структуру кремния (процесс, называемый легированием) можно получить полупроводник либо с электронной проводимостью, либо с дырочной (в первом случае он называется полупроводником га-типа, во втором р-типа). Заряды, возникающие под действием фотонов на границе двух слоев полупроводника га-типа и р-типа, разделяются: электроны диффундируют в слой га-типа, а дырки — в слой р-типа.
Создающийся в результате направленного движения зарядов электрический ток можно отвести, если к внешним поверхностям этой двухслойной структуры подсоединить проводники. К сожалению, поскольку в обычном солнечном элементе эти проводники «закрывают» поверхность полупроводника, какая-то часть света неизбежно блокируется и не падает на поверхность. Кроме того, присутствие атомов легирующих элементов в областях кремния, расположенных непосредственно вблизи тех мест, где подсоединены отводящие ток проводники, приводит к тому, что свободные электроны рекомбинируют с «дырками», и в результате электрический ток уменьшается. Это явление дополнительно снижает КПД солнечных элементов.
Теперь удалось уменьшить потери, обусловленные как первой, так и второй причинами, путем легирования крошечных областей с внутренней стороны слоя диоксида кремния. Тонкие нити осажденного алюминия выполняют роль токосъемников на крошечных п и р-областях. Такая необычная конструкция исключает «загораживание» падающего на внешнюю поверхность солнечного света и сводит к минимуму размер областей, подвергаемых легированию. В результате у такого солнечного элемента КПД достигает 27,5 % (при освещении направленным светом).
Новые солнечные элементы создают реальные возможности для появления моторных дельтапланов или мотопланеров с электрическими двигателями, что особенно важно с точки зрения защиты окружающей среды.
Выбор электрического двигателя. Существует три схемы электродвигателя постоянного тока: с параллельным включением обмотки возбуждения — шунтовые, с последовательным включением обмотки возбуждения — сериесные и со смешанным возбуждением — компаундные.
Двигатель с последовательным возбуждением имеет «мягкую» характеристику с большими начальными моментами. Это делает его незаметным при раскрутке воздушного винта. Пусковые токи при запуске этого двигателя меньше, чем у двигателя с параллельным возбуждением. Эти токи не превосходят трехкратного номинального тока.
Трудно предсказывать, создадут ли эти аппараты новый вид спорта или же они захватят высоты между потолком полетов современной авиации и нижним пределом траектории искусственных спутников Земли.
Реклама