СОНЯЧНА БАТАРЕЯ (батарея сонячних елементів) - пристрій, безпосередньо перетворює енергію сонячного випромінювання в електричну. Дія сонячного елемента (СЕ) засновано на використанні явища внутр. фотоефекту .Наіб, застосування отримали конструкції СЕ з р-п-переходами і гетеропереходами , Що представляють собою плоску (базову) напівпровідникову пластину з тонким фронтальним шаром напівпровідника , Що має тип провідності, протилежний типу провідності базової області. При опроміненні в напівпровіднику генеруються доповнить. носії заряду , К-які переміщуються під дією елект. поля р - re-переходу і створюють на зовн. висновках фотоерс .
Основні параметри сонячних елементів. При відсутності зовн. навантаження напруга на висновках СЕ максимально і зв. напругою холостого ходу Uхх. У замкнутому накоротко фотоелементі потече макс. фототок Iкз - струм короткого замикання. При наявності зовн. навантаження величини напруги UH на навантаженні і струму IH менше значень UXX і Iкз відповідно. величина 
наз. фактором заповнення навантажувальної характеристики.
Найважливішим параметром СЕ є його ккд (або ефективність перетворення енергії сонячного випромінювання в електричну) 
, Де Рс - потужність сонячного випромінювання, що падає на поверхню СЕ. Ефективність СЕ визначається тим, що частина сонячного випромінювання з енергією фотона, меншою ширини забороненої зони 
напівпровідника, проходить через СЕ без поглинання і в фотоелектріч. відношенні є марною. Чим менше ширина забороненої зони, тим більша частка сонячного світла поглинається в ньому.
Др. важлива причина зниження ккд СЕ - неповне використання енергії поглинених фотонів. При генерації електронно-діркових пар фотонами з енергією, що перевищує ширину забороненої зони напівпровідника, надлишкова енергія випромінювання втрачається при переходах всередині зони за рахунок зіткнень носіїв з атомами решітки і переходить в тепло. Ці втрати зменшуються зі збільшенням 
Осн. причинами доповнить. втрат, які зменшують практично досяжні значення ккд, є відображення частини світлового потоку від поверхні СЕ (коеф. відбиття для напівпровідників, що застосовуються в СЕ, становить бл. 30% і 3-5% при використанні просвітлюють покриттів) і рекомбінації. втрати, викликані тим, що частина збуджених фотоносіїв не доходять до р - re-переходу, рекомбинирует, а їх енергія передається решітці напівпровідника (див. рекомбінація носіїв заряду). У фотоелементах з р - п-переходу істотні втрати за рахунок поверхневої рекомбінації, особливо для носіїв, генерованих поблизу опромінюваної поверхні КВ-частиною сонячного світла. Омічні втрати в СЕ приводять до зменшення фактора заповнення навантажувальної характеристики.
Енергетичних. характеристики С. б. визначаються матеріалом фотоелемента, конструктивними особливостями СЕ, кол-вом СЕ в батареї. Поширеними матеріалами для СЕ є Si, GaAs, CdS, CdTe (див. напівпровідникові матеріали ). Наїб. високий ККД отриманий в СЕ на основі Si (17% при освітленні в земних умовах) і в СЕ на основі GaAs (22%). Конструктивно С. б. зазвичай виконують у вигляді плоскої панелі і СЕ, захищених прозорими покриттями. Число СЕ в батареї може досягати дек. сотень тисяч, площа панелі - тисяч м2, ток С. б. - сотень А, напруга - сотень В, що генерується потужність - дек. десятків і сотень кВт.
Збільшення ККД може бути отримано в каскадних СЕ з дек. р - re-переходами в напівпровідниках з разл. шириною забороненої зони. Сонячний спектр може бути розщеплений або селективними дзеркалами, або за допомогою розташування дек. СЕ один за іншим з спадання ширини забороненої зони СЕ по ходу сонячних променів. Розрахункові значення ккд для двокаскадних СЕ досягають 45%. Осн. перспективи в реалізації монолітних конструкцій каскадних СЕ полягають у труднощі здійснення последоват. з'єднання верхнього і нижнього елементів без внесення доповнить. омических і оптич. втрат.
Переваги С. б.- їх простота, надійність і довговічність, мала маса і мініатюрність СЕ, генерування енергії без забруднення навколишнього середовища; осн. недолік - висока вартість. Застосовуються на космич. летат. апаратах, де вони займають домінуюче положення серед ін. джерел автономного енергоживлення. У земних умовах С. б. використовують для живлення пристроїв автоматики, переносних радіостанцій, разл. приймачів, для катодного антикорозійного захисту нафто- і газопроводів і ін.
Літ .: Васильєв А. М., Ландсман А. П., Напівпровідникові фотоперетворювачів, М., 1971; Алфьоров Ж. І., Андрєєв В. М., Перспективи фотоелектричного методу перетворення сонячної енергії, Черноголовка, 1981; Каган М. Б., Гетерогенні, каскадні і комбіновані фотоперетворювачів на основі арсеніду галію, в кн .: Фотоприемники і фотоперетворювачів, Л., 1986; К о л т у н М. М., Сонячні елементи, М., 1987. В. М. Андрєєв.
покажчик >>
