ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ

Полезная модель относится к полупроводниковым преобразователям солнечной энергии в электрическую (к гелиотехнике) и может быть использована в производстве солнечных батарей.
Известен солнечный элемент (патент РФ №2242064, МПК 7 Н 01 L 31/04, 2004 г.). Суть: предложена конструкция солнечного элемента, содержащего базовую область одного типа проводимости преимущественно толщиной 30-170 мкм, р-n-переход и контактную гребенку на лицевой стороне, а также сильнолегированный слой того же, что и база, типа проводимости и омический контакт на тыльной стороне, причем сильнолегированный слой на тыльной стороне соединен с решеткой, изготовленной из кремния, а омический контакт с тыльной стороны связан с решеткой и сильнолегированным слоем. Кроме того, базовую область и решетку предлагается изготавливать на основе пластин с различной кристаллографической ориентацией. В частности, базовая область может быть сформирована на пластине кремния ориентации (111), а решетка - на основе пластин кремния ориентации (100). Технический результат изобретения - повышение прочности солнечных элементов. Недостатки: сложность конструкции, низкий КПД.
-2
Более близким по устройству является фотоэлемент (патент РФ №2222846, МПК 7 Н 01 L 31/04, 2004 г.). Суть: предложенный фотоэлемент, преобразующий в электрическую энергию электромагнитное излучение заданного спектрального диапазона, содержит расположенные на металлической пластине слои полупроводника n- и р-типа с р-n-переходом между ними и прозрачный электропроводящий слой. При этом в указанный слой полупроводника n-типа дополнительно введены наночастицы металла размером много меньше длины волны указанного излучения при концентрации указанных наночастиц в указанном слое (1-5)*10 объемных долей. В
результате повышается КПД устройства. Недостатки: сложность изготовления, низкий КПД.
В основу полезной модели поставлена техническая задача увеличения КПД устройства, преобразующего энергию солнечного излучения в электрическую энергию.
Технический результат достигается тем, что для концентрации энергии солнечного излучения используют вогнутые зеркала, почти полностью отражающие падающее на них излучение; пучок солнечного света разлагается в спектр устройством для разложения света в спектр, например, призмой или дифракционной решеткой; в качестве фотоэлементов, преобразующих энергию света в электрическую энергию, выступают фотопреобразователи с р-n-переходом, изготовленные из полупроводников с максимумами поглощения излучения соответствующими различным длинам волн излучения (λ=0,25 ÷2,5 мкм).
На фиг.1 представлена схема преобразователя солнечной энергии в электрическую. Состоит из параболических зеркал 1 и 2, устройства для разложения света в спектр, например, призмы 3, фотопреобразователей с р-n-переходом, изготовленных из полупроводников с максимумами поглощения излучения, соответствующими различным длинам волн излучения (λ=0,25÷2,5 мкм) 5, и проводников для включения в цепь 6. Солнечные лучи 7.
Преобразователь солнечной энергии в электрическую работает следующим образом: солнечные лучи 7 падают на параболическое зеркало 2, концентрируются и попадают на параболическое зеркало 1, которое преобразует расходящийся пучок лучей в пучок параллельных лучей. Далее пучок параллельных лучей разлагается в спектр 4.Свет с различными длинами волн падает на соответствующие фотопреобразователи, и энергия света преобразуется в электрическую энергию.
Таким образом, описанное выше устройство позволит повысить КПД преобразования солнечной энергии в электрическую до 30% и даже чуть больше.