ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ МОЩНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МОДИФИКАЦИЕЙ ИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАНОКЛАСТЕРАМИ СЕРЕБРА

Проведен анализ режимов работы фотоэлектрических преобразователей, используемых для солнечных установок и предназначенных для работы как в составе единой энергосистемы, так и для нужд индивидуальных потребителей. Установлено, что для увеличения мощностных характеристик фотоэлементов солнечных установок весьма эффективно использование солнечных концентраторов специальных конструкций. Вместе с тем это существенно усложняет оборудование, поскольку связано с необходимостью оснащения фотоэлектрической установки дополнительными системами слежения и позиционирования относительно солнца. В настоящей работе для концентрации солнечного излучения авторами предложено использовать модифицирование приемной поверхности фотоэлементов нанесением покрытия из наночастиц серебра, полученных импульсно-искровым методом диспергирования. Результаты проведенных экспериментов показали, что осажденные на поверхность нанокластеры серебра, исполняя роль плазмонных частиц, способствуют увеличению количества фотонов, участвующих в фотоэлектрическом процессе при постоянном потоке падающей солнечной радиации. Это позволило значительно улучшить мощностные характеристики штатных фотоэлектрических преобразователей, используемых при сборке заводских фотоэлектрических модулей для сетевых электростанций. Увеличение мощности фотоэлементов с нанопокрытием возросло в среднем на 20 %, при этом даже в случае бокового падения солнечного излучения на их рабочую поверхность мощностные характеристики фотопреобразователей были близки к теоретическим значениям, в отличие от солнечных элементов без покрытия.

Полученные данные будут способствовать улучшению показателей и увеличению эффективности фотоэнергетических установок и устройств различного назначения, не увеличивая при этом площадь их приемной поверхности, что существенно расширит сферу использования солнечных энергетических установок.

1. РФ. Об электроэнергетике: федеральный закон от 26.03.2003 № 35-ФЗ (с изменениями на 28.12.2016).

2. Ибрагимова Х.И., Халикова А. Проблемы энергетических ресурсов // Молодой ученый. 2017. № 3.

3. С. 96–98.

4. Кувшинов В.В. Перспективы развития солнечной энергетики в Крыму // Збірник наукових праць Севастопольського національного університету ядерної енергії та промисловості. 2013. № 1. С. 180–185.

5. Арбузов Ю.Д., Евдокимов В.М. Основы фотоэлектричества. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. 292 с.

6. Кузнецов К.В., Тюхов И.И., Сергиевский Э.Д. Исследование характеристик солнечного воздушного гибридного коллектора // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: труды 6-й Междунар. науч.-техн. конф. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008.

7. Ч. 4. С. 227–231.

8. Кучинский В.П., Синицын Н.П., Суржик А.Н., Шевчук В.И. Методика определения тепловых характеристик фототермических модулей // Відновлювана енергетика. 2007. № 4. С. 44–47. 7. Филиппченкова Н.С., Панченко В.А. Разработка и исследование солнечных теплофотоэлектрических модулей // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 5. С. 136–141.

9. Вейси Ф., Сергиевский Э.Д., Тюхов И.И. Расчёт тепловых режимов двухстороннего приемника излучения в статическом солнечном концентраторе // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: материалы 4-й Междунар. науч.-техн. конф.

10. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. Ч. 4. С. 114–120.

11. Колтун М.М. Оптика и метрология солнечных эле-ментов. М.: Наука, 1985. 300 с. 10. Башта А.И., Кувшинов В.В., Сафонов В.А. Солнеч-ный концентратор для фотоэлектрических модулей: патент РФ № 150120; заявка № 2014149411; заявл. 17.10.2014.

12. Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Концентраторы сол-нечного излучения. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. 316 с.

13. Баранов В.К. Новые концентраторы излучения и пер-спективы их применения в оптике и гелиотехнике // Труды Государственного оптического института. 1979. Т. 45. № 179. С. 57–70.

14. Кувшинов В.В. Исследование характеристик фото-электрических модулей, используемых в сетевых солнечных станциях // Збірник наукових праць Севастопольського національного університету ядерної енергії та промисловості. 2013. № 4. С. 170–177.

15. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. М.: Энергоатомиздат, 1983. 397 с.

16. Кувшинов В.В. Использование солнечных концен-траторов для повышения мощностных характеристик сетевых фотоэлектрических станций // Збірник наукових праць Севастопольського національного університету ядерної енергії та промисловості. 2014. № 1. С. 144–149.

17. Остроухов Н.Н., Тянгинский А.Ю., Слепцов В.В., Церулев М.В. Электроразрядная технология получения, диагностики и биологическое применение гидрозолей металлов с частицами нанометрового размера // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 1. С. 77–82.

18. Mandal P., Sharma S. Progress in plasmonic solar cell efficiency improvement: A status review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 65. P. 537– 552. DOI: 10.1016/j.rser.2016.07.031.

19. Ortiz-Gonzalez J., Santbergen R., Tan H., Schmidt Ott A., Zeman M., Smets A.H.M. Plasmonic nanoparticle films for solar cell applications fabricated by sizeselective aerosol deposition // Energy Procedia. 2014. Vol. 60. № C. P. 3–12.

20. ГОСТ 28976-91. Фотоэлектрические приборы из кристаллического кремния. Методика коррекции результатов измерения вольт-амперной характеристики (МЭК 891-87). М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. 42 с. 20. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Л.: Наука, 1989. 405 с.