В большинстве случаев применение солнечных бата­рей носит пока еще экспериментальный характер, одна­ко уже сейчас четко вырисовываются самые разнообраз­ные области их использования. Основные из них будут рассмотрены в настоящем параграфе.

Весьма перспективно использование солнечны* ба­тарей для питания транзисторных приемников, отличаю­щихся большой экономичностью. Так, например, бата­рея с рабочим напряжением 5 в при токе 20 ма обеспе­чивает энергией радиоприемники «Фестиваль» и «Сол­нечный», а батарея напряжением 7 в, развивающая ток 40 ма, может питать радиоприемник «Кристалл» (рис. 25). Эта же батарея может питать пересчетную схему для счетчика Гейгера и преобразователь для по­дачи па счетчик высокого напряжения-.

Солнечная батарея для питания радиоприемника «Адмирал» (США) состоит из 32 прямоугольных фото­преобразователей типа 120С размерами 20X10 мм, со­единенных последовательно. Батареї дает ток 15 ма
при рабочем напряжении 9 в. Фотопреобразователи ба­тареи помещеньи в герметичную коробку из прозрач­ной пластмассьи, которая заполнена силиконовым мас-

Рис. 25. Радиоприемник „Кристалл", питаемый от солнечной батареи.

лом. Размеры батареи составляют 150X100X12,5 мм. Батарея смонтирована в общем кожаном футляре. В рабочем положении она может быть вынута и ориен­тирована «а солнце. Такая батарея дает также доста­точную энергию для пита­ния. приемника и при осве­щении ее искусственным све­том. Вынутая из футляра, она соединяется с ‘приемни­ком специальным шнуром. Рис. 26. Схема приемника с од — Приемник содержит шесть ним фотопреобразователем. транзисторов и два гер­маниевых диода. Макси­мальная выходная мощность, его равна 250 мет.

На рис. 26 приведена схема простейшего радио­приемника, питаемая только одним фотопреобразовате­лем ФП. Этот іпрнемник может работать на головной телефон даже при слегка рассеянном искусственном
освещении. При ярком >ке свете й подключении внешней антенны ‘приемник может работать и ‘на небольшой громкоговоритель.

Более мощная батарея, например из 432 преобразо­вателей, устанавливалась в оптимальном положении на опоры воздушной линии связи и использовалась для за­рядки никель-кадмиевы’х аккумуляторов, которые в свою очередь питали переносное телефонное устрой-

Рнс. 27 Солнечные часы.

ство, собранное ма транзисторах. Батарея в ясные сол­нечные дни обеспечивала аккумуляторы’ анергией, до­статочной для работьи устройства в ночное время и пасмурную погоду.

Весьма интересным применением солнечных батарей является использование их в слуховых аппаратах. В аппарате фирмы Ценис (США) четыре кремниевых фотопреобразователя устанавливались наверху ми­ниатюрного транзисторного слухового аппарата, вмон­тированного в одну из дужек оправы очков. Для рабо­ты’ слухового аппарата была достаточной мощность, которую давала солнечная ‘батаре^ даже в облачный

день. Эта же батарея заряжала маленький никель-кад — миевый аккумулятор (вмонтированный в другую дуж­ку), который обеспечивал питанием слуховой аппарат в случае, если выходная мощность батареи была недо­статочной.

В американской печа­ти сообщалось, что сол­нечная батарея для пита­ния передатчика была смонтирована на солдат­ской каске.

На рис. 27 изображе­ны солнечные часы кон­струкции НИНчаотрома. Солнечная батарея из 10 фотопреобразователей диаметром 30 мм, в соеди­нении с аккумуляторами обеспечивает при рассе­янном свете в комнате круглосуточную работу часов.

Весьма перспективным является использование солнечных батарей для питания а вт ом а тических метеорологических стан­ций. На рис. 28 изобра-

Рис. 28. Автоматическая метео — жена подобная станция,

станция, питающаяся от солнечной Комплект солнечных пре-

батареи, снабженной системой са — образователей снабжен

монаведения. следящим за солнцем

устройством и может обес­печить электроэнергией все метеоприборы и аппаратуру для записи показаний и передачи их на центральную станцию бюро прогнозов.

В настоящее время в ряде стран разработан прото­тип автомобиля с питанием от солнечной батареи, по­мещаемой на крыле машины.

На Выставке достижений народного хозяйства в 1959 г. были представлены солнечные батареи различ­ных мощностей. Например, портативная переносная гелиоэлектростанция мощности около 100 вт была 66

представлена в двух вариантах оформления (рис. 29). В «жестком» ваірианте ‘батарея изготовлена из не­больших дюралюминиевых листов с накленными на них фотоэлементами. В походе секший складываются «гармошкой» и пакуются в чемодан-кожух. Для приве­дения батареи в действие листы «гармошки» развора­чиваются в одну плоскость и крепятся на дюралюми-

Рис. 29. Портативная переносная гелиоэлек­тростанция из кремниевых фотопреобра­зователей для геологоразведочных партий.

ниевой трубке. Крепящее устройство предусматривает возможность установки солнечной батареи под любым углом к горизонту.

«Мягкий» вариант батареи оформлен в виде брезен­тового полотна, на котором укреплены отдельные фото­элементы, заключенные в металлическую оправу и зали­тые специальным прозрачным составом. Металлическая армировка и заливка предохраняют фотоэлементы от

* 67

поломок и повреждений при сворачивании солнечной ба­тареи в рулон. Для приведения солнечной батареи в действие рулон раскатывают и натягивают на раме, состоящей из бамбуковые палок или дюралюминиевых труб. Для установки батареи под нужным углом преду­смотрены раздвигающиеся подпорки

Там же (на выставке) был представлен макет све­тового ‘бакена, солнечная батарея которого обеспечива­ла заряд аккумуляторов для работы в ночное время.

На выставке имелся также макет солнечной гелио­электростанции будущего. Подобные электростанции смогут быть построены лишь тогда, когда кремний, не­обходимый для изготовления сотнечны’Х батарей, будет достаточно дешев. Однако о целесообразных размерах и мощностях таких электростанций пока говорить еще трудно.

При создании солнечной электростанции мощностью 1 ООО кет, работающей с к. п. д. 8% и имеющей буфер­ную батарею аккумуляторов, потребуется площадь пре­образователей около 5—6 га. Создание подобных стан­ций пока еще является трудно выполнимой задачей. Центральные солнечные станции, по-видимому, нецеле­сообразно создавать и благодаря наличию рассеяния (потерь) энергии, в передающей сети. Гораздо экономич­нее, по крайней мере в ‘ближайшем будущем, преобразо­вывать солнечную энергию на месте потребления. По­этому, по мнению ряда авторов, возможно окажется более целесообразным использование солнечной энергии для удовлетворения потребностей в электроэнергии не­больших жилых домов. В этом случае с площади 100 м2 можно получить при к. п. д. 5% 29 квт-ч элек­троэнергии за сутки, что значительно превышает потреб­ность в электроэнергии односемейного дома с учетом применения всех новейших бытовых электроприборов.

Такие малые станции на Юге СССР, особенно в уда­ленных горных и пустынных районах, будут экономич­ными, простыми в эксплуатации и практически вечными.

Весьма эффективным оказалось применение фото­преобразователей для питания радиоаппаратуры искус­ственных спутников Земли. Солнечные батареи, уста­новленные на третьем советском спутнике Земли, бес­перебойно работали в течение всего времени существо — 68 *

вания спутника, обеспечивая электроэнергией передат­чик «Маяк».

Учитывая ‘благоприятные условия для работы сол­нечных батарей за пределами атмосферы: (отсутствие облаков, более высокая, чем на поверхности Земли, мощность солнечного излучения на единицу площади), можно предположить, чго на ближайшие годы солнеч-

Рис. 30. Макет будущей межпланетной станции. 1—солнечная батарея, служащая для электроснаб­жения станции; 2—служебные и жнлые помеще­ния; 3—электродвигатели центрального шара, ко­торые, вращая колесо, создадут искусственное тя­готение; 4—радиостанция с антеннами.

ные батареи явятся основным источником энергопита­ния искусственных спутников.

На Всесоюзной промышленной выставке в 1958 г. и Всемирной выставке в Брюсселе в 1959 г. демонстри­ровалась модель будущей межпланетной станции (рис. 30). Модель приводилась в действие солнечной ба­тареей. В этой модели солнечная энергия использова­лась для получения механической энергии воащения двигателя.

За последнее время в печати появилось много работ, посвящевны’Х исследованию действия космического из­лучения и солнечной радиации на работу кремниевых фотоэлементов, ‘находящихся в верхних слоях атмосфе­ры. Авторы этих работ заключают, что кремниевые эле­менты, несмотря «а облучение, ве потеряют заметно своей работоспособности в течение около 100 000 лет.

Поскольку фотопреобразователи являются фотоэле­ментами, они могут также быть использованы. в различ­ных автоматических устройствах, счетных и сортирую­щих машинах, где необходима чувствительность к изме­нению интенсивности света. Так, кремниевые фотоэлемен­ты могут «проследить» прерывание света, происходящее с частотой 50 кгц.

Можно также с уверенностью сказать, что кремние­вые фотопреобразователи найдут широкое применение в фото — и киноаппаратуре. Здесь они могут быть при­способлены в качестве экспонометров с неограниченным сроком службы или являться составной частью устрой­ства, автоматически изменяющего диафрагму аппарата в зависимости от степени освещенности.

Возмижности использования солнечны* батарей в народном хозяйстве далеко ве исчерпаны перечис­ленными примерами. С каждым годом область их при­менения ‘расширяется. Нет сомнения, что в ближайшие годьи солнечные батареи займут прочное место в народ­ном хозяйстве нашей страны.

[1] 1 эв — энергия, которую приобретает электрон под действием ускоряющей разности потенциалов, р^ной 1 в,

Ю

[2] Основными носителями тока являются свободные носители зарядов, знак которых соответствует тину проводимости данного материала, т. е. электроны для области с проводимостью и-типа и дырки для области с проводимостьк? р-типа.

[3] Эта теория разработана советским физиком С. М. Рыбкиным. 20 *

[4] Величина этого тока определяется интенсивностью освещения и его спектральным составом.

[5] Индексом «о» обозначены токи равновесных носителей ‘пр". освещении.

[6] Вывод этого соотнгшения дан в приложении.

[7] Изготовление фотопреобразователей описано в § 14.

24 *

[8] Обычно при таких температурах работает фотопреобразова­тель. ^

[9] Обычно в литературе приводится Выражение для нагрузочной части вольт-амперной характеристики, которая располагается в квад­ранте IV (между полуосями + х и —у). Так как на практике нагрузочную характеристику удобно рассматривать в квадранте I (по і у оси + х и + V). то все формулы и графики в брошюре даны применительно к квадранту I. «

[10] Монохроматическое излучение — излучение с одной длиной волны, т е. такое, все фотоны которого обладают одинаковой энер­гией.

[11] Коэффициент полезного действия лучших лабораторных образцов согласно литературным данным не превышает 13%.

[12] Под удельными параметрами (или удельными характеристи­ками) подразумеваются параметры, приведенные к площади, рав­

ной 1 см2.

[14] Могут быть использованы и другие восстановители, напри­мер водород. *

[15] Эта площадь может быть обеспечена одним большим фото­преобразователем или несколькими параллельно соединенными пре­

62

образователями меньших размеров.*