Техника - молодёжи 1955-03, страница 32

солнечная батарея

Энергия солнечного излучения, падающая иа площадь в 1 гектар, могла бы приводить в движение влектрическую станцию мощностью 10 тыс. квт. Повтому одной из увлекательных проблем науки является создание прибора, превращающего внергию солнечного света непосредственно в электрический ток.

Исследования, проведенные за последние годы, показали, что германиевые и кремниевые полупроводники позволяют превращать свет непосредственно в влектрическую внергию.

Если пластинками из кремния или германия покрыть площадь в квадратный метр, то при благоприятных световых условиях от них можно было бы получить внергию порядка 50—60 вт.

Но солнечная батарея пока еще не может претендовать на замену влек-трических станций, так как для получения мощности порядка 30 тыс. квт набор элементов для солнечной батареи занял бы площадь не менее 100 гектаров.

Однако уже сейчас солнечные батареи можно использовать в качестве маломощных источников электриче-ской энергии, например для питания небольших радиоприемников, усилителей, для телефонной связи и т. д.

Известно, что ядро кремния окружено 14 влектронами, расположенными в три слоя соответственно 2, 8 и 4 электрона.

При температуре, равной абсолютному нулю, свободных влектронов в кристаллах кремния или германия не будет. В втих условиях они являются идеальными изоляторами. По мере роста температуры средняя энергия теплового движения электронов увеличивается и некоторое число их приобретает внергию, при которой они отрываются от атомов и потом вахва-тываются другими атомами. Чем выше температура, тем больше увеличивает

ся количество свободных электронов, тем лучше проводимость кремния. Это свойство является вообще характеристикой полупроводников и отличает их от обычных изоляторов.

<В проводнике число свободных электронов велико: оно приблизительно пропорционально числу атомов и мало зависит от его температуры. В кремнии один свободный электрон приходится на 1 млн. атомов Наличие каждого свободного электрона означает, что у какого-то атома имеется недостаток одного электрона во внешнем электронном слое. Такое состояние атомов постоянно изменяется. В какой-то момент у атома может

-прозрачный

СЛОИ КРЕМНИЯ .

С положительной пшодимоеткв

ПЛАСТИКИ»

КРЕМНИЯ в . ОТРИЦАТЕЛЬНОМ

пгомдпмевпю

■электроны

JLZ_1±_

ие хватать электрона в электронной оболочке, но, захватив на это место свободный электрон, он становится нейтральным.

Проводимость кристалла может быть значительно увеличена посредством примесей. Атомы мышьяка, сурьмы и другие имеют во внешней оболочке по пять электронов, и такой атом, попав в окружение кремниевых атомов, способен отдавать им свои электроны. С другой стороны, атом

бора, алюминия и других элементов имеет только по три внешних электрона и, попав в окружение атомов кремния, стремится захватить недостающий ему до полного комплекта электрон от «соседей». На это место, в свою очередь, будет стремиться попасть электрон от более удаленного атома и так далее. Следовательно, наличие подобных примесей в кремнии способствует созданию в «ем разных проводимостей; в первом случае (мышьяк, сурьма) — отрицательной, а во втором случае (алюминий) — положительной.

В полупроводниковом приборе, в данном случае — фотоэлементе, на линии раздела между атомами кремния с различными проводимостями создается избыток электронов, и они будут просачиваться (дифундировать) через плоскость контакта, создавая разность потенциалов.

Если теперь обе зоны такого фотоэлемента замкнуть на внешнюю нагрузку, то в образовавшейся цепи потечет электрический ток.

Применяемая в солнечной батарее основная полоска кремния размером с леавне от безопасной бритвы благодаря ничтожно малой примеси мышьяка имеет отрицательную проводимость. Эта пластинка затем обрабатывается в газовой среде, содержащей некоторые примеси, например бор, который, проникая в поверхностный слой кремния этой пластинки, создает на ней прозрачный для солнечного света и исключительно тонкий слой (порядка 0,001—0,0025 мм) кремния, имеющего уже положительную проводимость с резкой и ровной границей перехода между слоями.

Между этими двумя слоями кремниевой пластинки, когда на нее падает солнечный свет, возникает разность электрических потенциалов, и она становится источником влектрического тока.

Соединив параллельно значительное количество таких батареек, мы получим источник тока уже достаточной мощности. Отсюда появляется заманчивая мечта иметь на каждом доме крышу, собранную из кремниевой черепицы — солнечных батарей. Это дало бы достаточное количество влек» трической энергии для обеспечения нужд всего дома.

след в воздухе

Маленький одноместный геликоптер швейцарской конструкции опускался на землю. Фотограф снял его три раза на одну пластинку. К концам лопастей машины были приделаны небольшие электролампочки, которые и вычертили в черном ночном небе эту фигуру, напоминающую гигантский чулок.

мотоцикл-комбайн

Некий Смит из Канады в течение нескольких месяцев переделывал по своему вкусу двухцилиндровый мотоцикл. В результате получилось сооружение, только отдаленно напоминающее исходную машину. Автор назвал его «парализуммобиль».

Посмотрите на фотографию. По утверждению Смита, вто самый комфортабельный экипаж в мире. На нем смонтировано более десятка фар и ламп разных цветов, несколько сигналов с самыми причудливыми звуками. На нем установлен многоламповый приемник с магнитофоном, коротковолновый передатчик, радиолокатор, телевизор, портативная холодильная установка, электрический прибор для бритья, морские навигационные

приборы, пишущая машинка, фотоэлементы фотоаппараты и множество других автомата ческих и полуавтоматических приспособлений На этой машине Смят собирается путешествовать.