Question

1.Как происходит преобразование энергии солнечного света в электрическую энергию в полупроводниковом фотоэлементе? 2. Что называется КПД солнечной батареи? 3. Почему плотность потока солнечного излучения у поверхности Земли зависит от высоты Солнца над горизонтом?

Answer 1

Преобразование происходит в результате фотоэфекта. «сердцем» Солнечной батареи является ФЭП (полупроводниковый фотоэлемент), в котором осуществляется  – Вентильный фотоэффект (ВФЭ). Он заключается в возникновении электродвижущей силы в p-n переходе под действием света. ВФЭ, или фотоэффект в запирающем слое, — явление, при котором электроны покидают пределы тела, переходя через поверхность раздела в другое твёрдое тело (полупроводник).Фотоэффект - это явление вырывания электронов из атомов вещества под воздействием света.

Answer 2

1. Преобразование энергии солнечного света в электрическую энергию в полупроводниковом фотоэлементе

Преобразование энергии солнечного света в электрическую энергию в полупроводниковом фотоэлементе осуществляется с помощью фотоэлектрического эффекта. В основе этого процесса лежит взаимодействие фотонов с полупроводниковым материалом, таким как кремний или кадмийтеллурид.

Когда фотон солнечного света попадает на поверхность полупроводникового материала, он может передать свою энергию электронам внутри материала. Это происходит благодаря тому, что фотон возбуждает электроны, придающие им энергию для перехода из валентной зоны в зону проводимости. В результате этого процесса образуется пара электрон-дырка.

Электроны, находящиеся в зоне проводимости, могут двигаться по полупроводнику и создавать электрический ток. Дырки, с другой стороны, движутся в противоположном направлении. При наличии внешней электрической цепи, электроны и дырки могут перемещаться по этой цепи, создавая электрическую энергию.

Таким образом, процесс преобразования энергии солнечного света в электрическую энергию в полупроводниковом фотоэлементе основан на фотоэлектрическом эффекте, который возникает при взаимодействии фотонов с полупроводниковым материалом.

2. КПД солнечной батареи

КПД (коэффициент полезного действия) солнечной батареи отражает эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую энергию. Он определяется как отношение выходной электрической мощности солнечной батареи к падающей на нее солнечной энергии.

КПД солнечной батареи обычно выражается в процентах и может варьироваться в зависимости от различных факторов, таких как качество и тип используемых материалов, конструкция батареи, температура окружающей среды и интенсивность солнечного излучения.

Высокий КПД означает, что солнечная батарея эффективно преобразует солнечную энергию в электрическую энергию, что является важным показателем для оценки ее производительности и экономической эффективности.

3. Зависимость плотности потока солнечного излучения от высоты Солнца над горизонтом

Плотность потока солнечного излучения, то есть количество энергии солнечного света, падающей на единицу площади, зависит от высоты Солнца над горизонтом. Чем выше Солнце находится над горизонтом, тем больше солнечной энергии достигает поверхности Земли.

Это объясняется тем, что при более низком положении Солнца лучи солнечного света проходят через более толстый слой атмосферы, где происходит рассеивание и поглощение света. В результате этого процесса часть солнечной энергии поглощается атмосферой и не достигает поверхности Земли.

При повышении высоты Солнца над горизонтом, лучи солнечного света проходят через более тонкий слой атмосферы, что уменьшает рассеивание и поглощение света. Это приводит к увеличению плотности потока солнечного излучения на поверхности Земли.

Таким образом, плотность потока солнечного излучения у поверхности Земли зависит от высоты Солнца над горизонтом, и более высокое положение Солнца обеспечивает более интенсивное солнечное излучение.