Полупроводниковая «упряжь» Солнца

Полупроводниковая «упряжь» Солнца

Почти три четверти века ушло на то, чтобы создать и усовершенствовать фотоэлемент —устройство, способное превращать энергию света непосредственно в электричество. Но эффектив­ность фотоэлементов едва достигала 0,5—1,0%. Полупроводниковые фотоэле­менты сразу изменили положение дел. Их эффективность уже достигает 15%.

Из общего количества щедро рассеиваемой Солнцем по всем направлениям космоса энер­гии на долю каждого квадратного метра по­верхности земного шара приходится не ме­нее 1 квт.

Щит площадью в квадратный метр, собран­ный из тоненьких прозрачных пластинок или пленок полупроводниковых фотоэлементов, позволяет получать более 100 вт электрической мощности за счет солнечных лучей. Выложенная такими батареями крыша одноэтажного дома площадью, допустим, 100 м³ могла бы с избыт­ком обеспечить нужды жильцов дома в электри­ческой энергии. Гектар поверхности дал бы 1000 квт — мощность довольно большой элек­трической станции! А ведь на нашей планете имеется не менее 27—40 млн. км² пустынь, горных кряжей и непригодных для использо­вания мест. Но это еще не все. Ученые подсчи­тали, что к. п. д. полупроводниковых фотоэле­ментов со временем можно будет довести до 20%.

Акад. Н. Н. Семенов высказал даже такую идею: в гигантскую солнечную электрическую станцию когда-нибудь можно будет превратить и Луну. Хотя площадь поверхности нашего спутника и меньше Земли в 16 раз, но зато из-за отсутствия атмосферы на каждый квадратный метр ее поверхности падает в три раза больше света. Поэтому Луна получает не в 16, а только в 5 раз меньше энергии, чем вся поверхность земного шара, или почти столько, сколько ее приходится на материковую часть Земли. Кро­ме того, полупроводниковые батареи из прозрач­ных фотоэлементов, чувствительных к разным участкам спектра солнечного света, на Луне можно было бы располагать в несколько эта­жей. Это позволило бы повысить отдачу энер­гии солнечными батареями до 40—45%. Полу­ченную таким путем энергию можно было бы передавать на Землю направленным пучком световых лучей или радиоволн.

Все это означает, что полупроводниковый фотоэлемент, служащий пока главным образом в приборах и устройствах техники слабых то­ков, может стать одной из основ энергетики будущего. Именно с помощью фотоэлементов была решена проблема энергоснабжения кос­мических аппаратов. Начиная уже с третьего советского искусственного спутника Земли все многочисленные бортовые установки управле­ния и связи на спутниках и космических кораб­лях питаются электрической энергией, получае­мой от солнечных батарей.

Но свет только одна, причем очень незна­чительная, часть излучений, существующих в природе. Например, энергия ультрафиолето­вых лучей намного выше энергии лучей види­мого света, энергия рентгеновских лучей выше, чем ультрафиолетовых, гамма-лучей — чем рентгеновских, и т. д. Поэтому если полу­проводниковые фотоэлементы «осветить» ультра­фиолетовыми, рентгеновскими или гамма-лу­чами или, наконец, просто потоком летящих с очень большой скоростью электронов, то создаваемый ими электрический ток будет еще более сильным, чем под действием видимого света. На этом принципе уже созданы первые образцы атомных электрических батарей.