Фотоэлектрические преобразователи

Слайд 1

Слайд 2

Но вот, в 1953 году ученые Национального аэрокосмического агентства США создали настоящую солнечную батарею - устройство, непосредственно преобразующее энергию солнца в электричество.

Слайд 3

Солнце и фотоэлектрические модули (СФЭМ - солнечные батареи). В основе этого способа получения электричества лежит солнечный свет , названный в учебниках как солнечное излучение, солнечная радиация, световой поток или поток элементарных частиц – Фотонов. Для нас он интересен тем, что, так же как и движущийся воздушный поток, световой поток обладает энергией! На расстоянии в одну астрономическую единицу (149 597 870,66 км) от Солнца, на котором и располагается наша Земля, плотность потока солнечного излучения составляет 1360 Вт/м 2 . А пройдя через земную атмосферу, поток теряет свою интенсивность из-за отражения и поглощения, и у поверхности Земли уже равен ~ 1000 Вт/м 2 . Здесь и начинается наша работа: использовать энергию светового потока и преобразовать её в необходимую нам в быту энергию – электрическую. Таинство этого преобразования происходит на небольшом квадрате со скошенными углами, который вырезан из кремния и имя ему - фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) . Каким же образом происходит само преобразование? Ответ на этот вопрос получили физики, открывшие такое явление как фотоэффект.

Слайд 4

Фотоэффект - это явление вырывания электронов из атомов вещества под воздействием света. В 1900г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой: Е = h∙ν (аш ню), где h — постоянная Планка, равная 6,626 × 10 -34 Дж∙с, ν - частота фотона. Гипотеза Планка объяснила явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспериментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым

Слайд 5

Теорию фотоэффекта,развил немецкий ученый Альберт Эйнштейн в 1905г., объяснив законы фотоэффекта с помощью квантовой теории света. Исходя из закона сохранения и превращения энергии, Эйнштейн записал уравнение для энергетического баланса при фотоэффекте: где: h∙ν – энергия фотона, А – работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из атома вещества. Таким образом, получается, что частица света – фотон - поглощается электроном, который приобретает дополнительную кинетическую энергию ½m∙v 2 и совершает работу выхода из атома, что дает ему возможность свободно двигаться. А направленное движение электрических зарядов и есть электрический ток. За уравнение для фотоэффекта в 1921 году Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия

Слайд 6

Работа фотоэлектрического преобразователя Солнечный свет падает на поверхность преобразователя и вызывает движение заряженных частиц, то есть электрический ток, через нагрузку (лампочку, вентилятор, калькулятор и так далее)

Слайд 8

Схема электроснабжения дома от солнечных батарей

Слайд 9

На крыше или рядом с домом устанавливаются солнечные батареи постоянный ток от которых через контроллер заряда поступает непосредственно на лампы освещения и на аккумуляторы,которые накапливают энергию. Через инвертор накопленная энергия в дальнейшем поступает в дом для обогрева,питания телерадио аппаратуры,электроплиты и так далее.

Слайд 10

Фотоэлектрические преобразователи энергии солнца устанавливатся на космические станции и спутники. В космосе их просто не чем заменить. Вывод на космическую орбиту каждого килограмма груза требует большого количества ракетного топлива и без таких батарей существование пилотируемых спутников было бы невозможно.

Слайд 11

Солнечная электростанция

Слайд 12

Большое спасибо за внимание. Я очень надеюсь, что вам все очень понравилось.