Фотоэлементы, основанные на фотоэффекте в полупроводниковых структурах с запорным слоем, так называемом вентильном фотоэф­фекте, непосредственно превращают падающее на них оптическое излучение в электрическую энергию, являясь, таким образом, ее генераторами, и в отличие от фотосопротивлений и фотоэлементов с внешним фотоэффектом не нуждаются в источнике внешнего на­пряжения.

Начиная с открытия в середине прошлого века фотоэлектриче­ских свойств селена и создания в конце прошлого и начале нашего столетия на основе" селена и гетеросистемы медь-закись меди пер­вых фотоэлектрических преобразователей светового излучения в не­большие электрические сигналы, делались неоднократные попытки повышения КПД таких преобразователей и превращения их в ис­точник электрической энергии значительной мощности. Усовершен­ствование технологии, а также применение оптических фильтров позволили получить селеновые фотоэлементы, спектральная чувст­вительность которых практически повторяла кривую чувствитель­

ности человеческого глаза. Улучшенные селеновые ‘фотоэлементы нашли широкое применение в качестве фотоэкспонометров в фото — и киноаппаратуре. Однако коэффициент полезного действия фото­элементов не поднимался выше 0,5%. Успешное развитие фотоэлек­трического метода преобразования энергии излучения началось лишь после создания зонной теории электронного строения полупровод­ников, разработки методов их очистки ж контролируемого легиро­вания, выяснения той определяющей роли, которую играет запор­ный слой на границе полупроводников с противоположным типом проводимости. В 1954 г. появилось краткое сообщение о разработке кремниевого солнечного элемента с КПД около 6%, а в 1958 г. на борту советских и американских спутников Земли уже работали кремниевые солнечные батареи, снабжавшие электроэнергией элек­тронную аппаратуру. За прошедшее время КПД солнечных элемен­тов резко возрос, чему способствовали все лучшее понимание фи­зических явлений, происходящих в солнечных элементах, создание все более совершенных технологических приемов их изготовления и разработка новых усовершенствованных конструкций элементов из разнообразных полупроводниковых материалов. В СССР особен­но много для развития фотоэлектрического метода преобразования солнечной энергии сделали Н. С. Лидоренко, А. П. Ландсман, В. С. Вавилов, Ю. П. Маслаковец, В. К. Субашиев, А. М. Васильев, Ж. И. Алферов; в США — П. Раппопорт, М. Принс, Дні. Лоферский, М. Вольф, Г. Раушенбах, Дж. Линдмайер, Г. Брандхорст.

Большинство вентильных фотоэлементов, созданных в первые десятилетия развития фотоэлектричества,— селеновые, сернистогал — лиевые, сернистосеребряные, сернистомедные, германиевые и не­которые другие — используется по-прежнему в основном как индика­торы излучения. Кремниевые фотоэлементы/ а в последнее время и фотоэлементы из арсенида галлия и других широкозонных полу­проводников благодаря высокому КПД, достигающему в настоящее время у лучших образцов 15—22% (а при использовании сложных каскадных систем на их основе даже 27—28% [60]), широко при­меняются как фотоэлектрические преобразователи солнечного излу­чения или солнечные элементы.

Фотоэлектрогенераторы для прямого преобразования энергии из­лучения Солнца в электрическую, собранные из большого числа последовательно и параллельно соединенных фотопреобразователей, получили название солнечных батарей. Современные солнечные ба­тареи генерируют на свету значительную электрическую мощность и применяются как для питания радиосхем, средств связи, счетчи­ков космических частиц, так и для энергоснабжения большинства космических аппаратов и многих наземных автономных устройств различного назначения.