Rezervele explorate de combustibil energetic la rata actuală de creștere a consumului de energie ar trebui să fie suficiente pentru aproximativ 70 până la 130 de ani. Dar există o variantă a trecerii la alte surse, cum ar fi energia solară. Dar, chiar dacă resursele energetice inepuizabile sunt descoperite pe Pământ, problemele ecologice nu pot fi evitate. După 100 de ani de pe Pământ, se va genera atât de multă energie încât poate apărea o catastrofă ecologică. Acest lucru va duce la topirea gheții polare, ceea ce va crește considerabil nivelul Oceanului Mondial. În acest caz, țările și orașele care se află pe coasta oceanului pur și simplu nu au nevoie de energie solară, ele vor fi spălate sau inundate.
Cum se întâmplă toate astea pot fi citite în detaliu în manualul de fizică. Vom explica pe scurt acest lucru. Benzile interzise de energie în semiconductori individuali în lățime sunt egale cu mărimea energiei fotonice. Ce este un bandgap? Pe scurt, aceasta este așa-numita barieră potențială, care este necesară pentru ca un electron să treacă când sări de la un atom la altul într-o latură de cristal. După ce fotonul este absorbit, electronul devine mobil, ceea ce înseamnă că apare un curent electric. Curentul electric este o mișcare direcționată a încărcăturilor electrice.
Dar norocul, electronii fotoinduși se pot mișca în ambele direcții. CEM de diverse semne se pot compensa reciproc. În această situație, nu va exista curent.
Dacă semiconductorul 2 combină (folosesc adesea siliciu) dopate cu diferite impurități (primul, datorită valențelor incompatibile adaugă la inițial substanța electroni decompensate - aceasta se transformă n-tip semiconductor, iar al doilea a cărei valență este puțin mai mică conduce la formarea de găuri, transportatorii "+" taxa - de tip p semiconductor este obținut), este creat la joncțiunea semiconductoare limita n-p.
Mai recent, puterea fotoelectrică a fost foarte costisitoare. Până în 1982, în țara noastră, fotocelule au fost fabricate în scopuri spațiale. În zilele noastre există o producție experimentală de celule solare cu disc în scopuri economice. Energia solară a scăzut în preț cu 3-4 ori. Dar, în toate cazurile, 7-10 ruble pe 1 Watt - este foarte scump. În prezent, există o căutare a modurilor în care energia solară ar costa puțin mai puțin și ar fi disponibilă pentru uz general. Există o dezvoltare interesantă a omului de știință A. Stepanov. El a invocat hotărârea bine să nu crească un silicon de înaltă calitate în formă de lingouri mari, care apoi trebuie să taie în jurul plăcii, și apoi cele cu atenție lustruire, pierdem astfel o mulțime de energie risipită și materiale pierdem. El a sugerat să-i tragă panglicile foarte subțiri din topitură. In aceasta varianta scade costul și crește efectul fotovoltaic de celule solare, deoarece aceasta poate fi o clemă de bandă este foarte strâns, și rămâne spațiu neutilizat între elementele de disc.
Energia solară este o piatră de poticnire pentru toți oamenii de știință, deoarece eficiența elementelor de siliciu este foarte mică. Deoarece doar o mică parte din această energie este absorbită de electroni în semiconductori, cea mai mare parte a radiației incidente este de a încălzi celula solară (aceasta reduce caracteristicile sale fotoelectric), unele dintre ele înregistrate, și în dreapta niște pumni prin el.
Amintiți-vă că într-un semiconductor, banda interzisă este foarte îngustă și în consecință un mic "meniu de energie" de electroni. De asemenea, pierderile mari de energie sunt asociate cu recombinarea găurilor și a electronilor.
Ca rezultat, eficiența celulelor solare nu va depăși 10%. Dar deja există prototipuri care au fost obținute în laboratoarele A. Zaitseva, M. Kagan, eficiența cărora este de 15-17%. Și aceasta nu este limita maximă. Experții au calculat că eficiența maximă a celulelor solare cu n-p-joncțiune poate ajunge la 27-30%.
În special, convertoarele cu semiconductoare cu heterojuncții sunt promițătoare. Acestea sunt fabricate din două semiconductoare diferite în compoziția chimică. De aceea diferă în lățimea zonelor interzise. În domeniul așa-numitei joncțiune n-p apare, prin netezirea potențialele bariere, fotografii suplimentare EMF. Oamenii de știință care lucrează sub îndrumarea academicianului Jores Ivanovici Alfiorov, primită la heterojoncțiunea fotodiode „arseniură de galiu - arseniu de aluminiu“, randamentul este aproximativ egal cu 20%.
Este de remarcat că, atunci când sunt încălzite, aceste fotodiode nu își pierd proprietățile fotoelectrice. Ei funcționează bine, chiar dacă compactezi fluxul de energie solară de 1600 de ori.
Sa dovedit că a fost posibil să se facă un fototransformator care să recicleze toată lumina care cade pe ea. Are o structură varizonală, cu alte cuvinte o zonă interzisă cu o lățime variabilă. Acest lucru se poate realiza prin introducerea în diferitele zone ale semiconductorului a unor impurități diferite. În acest caz, imaginea suplimentară EMF este generată într-o regiune spațială întreagă, pentru diferite puncte din care există diferite zone interzise. Într-o astfel de zonă, pentru absolut orice cuantum, va exista un loc retras unde va fi absorbit electronic fără nici o interferență.
Teoria structurilor varioului din Rusia este dezvoltată de un grup de oameni de știință și, prin urmare, fotoconvertoarele vor avea o eficiență de 90%.
De asemenea, în timpul nostru de înaltă tehnologie există o căutare pentru materiale noi și mai ieftine, din care vor fi produse fotocelule. Foarte promițătoare, conform multor oameni de știință, compușii semiconductori de sulf, cadmiu, cupru. Convertoare, care sunt obținute pe baza acestora, cel mai ieftin, ei bine, e din nou o problemă - eficiență au undeva 5%, iar materialele nu sunt foarte stabile sub influența mediului distruse. Încărcarea complexă și scumpă reduce economiile obținute anterior.