Активный материал, применяемый в производстве солнечных элементов, является наиболее дорогостоящим компонентом солнечных батарей. Поэтому для более эффективного его использования приходящее излучение собирают на его поверхности с помощью концентрирующих систем (см. рис. 8.40). При увеличении радиационного потока характеристики фотоэлементов не ухудшаются, если температура их поддерживается близкой к температуре окружающего воздуха посредством активного или пассивного охлаждения. Тепло, собираемое в процессе активного охлаждения, можно использовать для увеличения полной энергетической эффективности системы.
Рисунок 8.40 – Схемы некоторых концентрирующих систем:
а – линейный параболический отражатель может быть изготовлен в виде твердого блока из прозрачного пластика; б – боковые отражатели; в – линзы Френеля;
1 – элементы; 2 – модули; 3 – поверхность эквивалентной выпуклой линзы
Коэффициент концентрации 
хорошо сфокусированной системы есть отношение входной апертуры концентратора к площади поверхности приемника. На практике концентрация энергии достигает 80…90% этого геометрического фактора.
Не следящие за Солнцем системы с низким ( £5) регистрируют как прямое, так и диффузное излучение. Системы с более высокими должны следить за Солнцем, так как они чувствительны только в тех случаях, когда доля направленного излучения велика (более 70%).
Существует большое количество всевозможных концентрирующих систем, основанных на линзах (обычно на плоских линзах Френеля), зеркалах, призмах полного внутреннего отражения и т.д. (см. рис. 8.40).
Следует помнить, что сильно неравномерная облученность фотоэлементов или модулей может привести к разрушению солнечного элемента.
Для получения наилучшего частотного соответствия солнечные элементы с возрастающей шириной расположены вдоль солнечного спектра (например, после призмы в направлении от инфракрасного диапазона к ультрафиолетовому). Основные потери (около 50%), связанные с несоответствием энергии фотонов ширине запрещенной зоны, могут быть таким образом значительно уменьшены. В итоге можно получить КПД до 60%, если коэффициент концентрации энергии перед разложением в спектр достаточно высок. Использование трех дихроичных зеркал позволило разработать системы, основанные на этом принципе.
Солнечное излучение может быть сконцентрировано с высоким на поглощающей поверхности, которая затем переизлучает его в соответствии со своей температурой. Максимум частоты излучения смещается в инфракрасную область спектра, что приводит к лучшему согласованию с небольшой шириной запрещенной зоны фотоэлемента. В лабораторных образцах этих систем получены КПД до 40%. Эти фотоэлементы получили название термоэлементов, но пока на практике не нашли широкого применения.
Контрольные вопросы
1. Какая величина солнечного излучения достигает поверхности Земли?
2. Как зависит величиная солнечного излучения от времени суток и времени года?
3. Расположения приемника солнеченой радиации относительно Солнца.
4. Заивисимость величины потока солнечного излучения от состояния земной атмосферы.
5. Расчет солнечной энергии.
ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА