Читать онлайн «Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики»

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 8 Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики © Ж. И. Алфёров, В. М. Андреев¶ , В. Д. Румянцев Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия (Получена 9 февраля 2004 г. Принята к печати 11 февраля 2004 г. ) Рассмотрены основные направления развития фотоэлектрического метода преобразования солнечной энер- гии, открывающие широкие перспективы полупроводниковой гелиоэнергетики. Основное внимание уделено фотопреобразователям на основе AIII BV -гетероструктур, главным образом каскадным солнечным элементам, обеспечивающим наибольшую эффективность преобразования солнечной энергии, для получения которых используются „высокие“ технологии — молекулярно-пучковая и МОС-гидридная эпитаксии. Показано, что использование метода промежуточного концентрирования солнечного излучения обеспечивает снижение площади и, следовательно, стоимости солнечных элементов пропорционально степени концентрирования солнечного излучения. 1. Введение энергетики (даже без учета экономических соображе- ний) требовалась существенно большая эффективность. В настоящее время в общественном сознании крепнет Решающим для этого направления явилось создание убежденность в том, что энергетика будущего должна кремниевых фотоэлементов с p−n-переходом, имевших базироваться на крупномасштабном использовании сол- кпд около 6% [3]. Первое практическое использование нечной энергии, причем в самых разных ее проявлениях. кремниевых солнечных батарей для энергетических це- Солнце — это огромный, неиссякаемый, абсолютно лей имело место не на Земле, а в околоземном космиче- безопасный источник энергии, в равной степени всем ском пространстве. В 1958 г. были запущены искусствен- принадлежащий и всем доступный. Ставка на солнеч- ные спутники Земли, оснащенные такими батареями — ную энергетику должна рассматриваться не только как советский „Спутник-3“ и американский „Авангард-1“. беспроигрышный, но в долговременной перспективе и Здесь следует отметить, что научной базой для созда- как безальтернативный выбор для человечества. Мы ния первых солнечных батарей стала разработка теории рассмотрим в ретроспективном и перспективном плане и технологии полупроводниковых материалов и прибор- возможности преобразования солнечной энергии в элек- ных структур с p−n-переходом. Основные области при- менения приборов на полупроводниковых материалах в трическую с помощью полупроводниковых фотоэлемен- то время виделись в технике преобразования электриче- тов.