Белоруссия объявила о прекращении поставок электроэнергии Украине — РБК
Утром 17 ноября Минэнерго сообщило, что автоматика отключила от сети первый блок БелАЭС
Фото: Георгий Шпикалов / ТАСС
Поставки электроэнергии на Украину из Белоруссии будут прекращены с 18 ноября 2021 года, сообщает агентство БелТА со ссылкой на информацию пресс-службы белорусского Министерства энергетики.
«Возможность дальнейшего осуществления поставок электроэнергии в Украину будет рассматриваться белорусской стороной с учетом технических возможностей», — уточнили в пресс-службе ведомства.
Утром 17 ноября автоматика отключила от сети первый энергоблок Белорусской атомной электростанции, отметили в ведомстве. Причины отключения выяснят специалисты, радиационный фон в районе станции нормальный.
Украинские власти не признали результаты президентских выборов в Белоруссии в августе 2020 года.
Кличко сообщил о возможных веерных отключениях электроэнергии на УкраинеВесной 2021 года киевские власти запретили импорт электроэнергии из Белоруссии, поскольку использование этой энергии «противоречит стратегическим целям Украины в сфере энергетики, в частности синхронизации Объединенной энергетической системы Украины с ENTSO-E (Европейское сообщество операторов магистральных сетей в области электроэнергетики.
Запрет действовал до 1 октября, позже его продлили до 1 ноября 2021 года, однако с наступлением холодов и энергетического кризиса в Европе к закупкам белорусской электроэнергии решили вернуться.
В Минске 2 ноября сообщили, что Белоруссия поставила 500 МВт·ч электроэнергии Украине по договору об аварийной помощи. «Поставки осуществляются по запросу украинской стороны. О долгосрочных коммерческих контрактах (помимо заключенных ранее) в данном случае речи не идет», — уточнили тогда в министерстве.
6 ноября Минэнерго Белоруссии сообщило о контракте на поставку электричества на Украину. В сообщении говорилось, что по контракту поставки будут осуществляться в течение ноября, но их график будет зависеть от режимов работы энергосистемы и мощности генерирующего оборудования.
Минэкономразвития объяснило остановку поставок угля на Украину В конце октября Минэкономразвития России сообщило, что с 1 ноября остановит поставки российского угля на Украину в связи с растущим спросом внутри страны на уголь энергетических марок.
Комментируя решение о приостановке, в Минэкономразвития отметили, что на протяжении последних лет, «несмотря на политическую обстановку, Россия оставалась основным поставщиком угля на промышленные и энергетические предприятия Украины».«Более того, доля российских поставщиков даже несколько увеличилась — до 68% всего поставляемого угля на Украину. В натуральном выражении объем поставок угля увеличился с 9,5 млн т в 2019 году до 10,3 млн т за девять месяцев 2021 года», — добавили в ведомстве.
Украина официально не закупает уголь в самопровозглашенных республиках Донбасса. В августе украинские власти констатировали дефицит угля на складах тепловых электростанций, писал «РБК Украина». К нехватке привело аномальное падение цен на электроэнергию в апреле—июне, спровоцированное недобросовестными трейдерами-посредниками, объяснял министр энергетики страны Герман Галущенко.
Белоруссия возобновила поставки электроэнергии на Украину — РБК
В мае этого года министр энергетики Украины Герман Галущенко обратился к украинской Национальной комиссии, осуществляющей государственное регулирование в сферах энергетики и коммунальных услуг (НКРЭКУ) с просьбой о запрете импорта электроэнергии из России и Белоруссии.
Читайте на РБК Pro
НКРЭКУ приняла предложение Галущенко и запретила поставки электроэнергии из России и Белоруссии на четыре месяца, до 1 октября 2021 года. Перед истечением срока запрета комиссия продлила его до 1 ноября. Тогда представители «Укрэнерго» заверили Антикризисный энергетический штаб в том, что запрет не повлияет на уровень операционной безопасность энергосистемы страны.
27 октября НКРЭКУ заявила, что не будет запрещать импорт электричества из-за низких запасов угля и угрозы дефицита, сообщал «Интерфаксу» высокопоставленный источник в правительстве Украины. Пропускная мощность импорта в ноябре этого года составит 900 мВт·ч для Белоруссии и 2200 мВт·ч из России.
Сейчас на Украине работают только 37 из 88 энергоблоков ТЭС, которые вырабатывают электроэнергию, сообщил позже депутат Верховной рады от «Батькивщины», первый заместитель председателя комитета по вопросам бюджета Иван Крулько.
Экс-секретарь СНБО Украины предупредил о веерном отключении электричества Власти Украины готовятся к веерным отключениям электричества из-за недостатка электроэнергии, рассказал бывший секретарь Совета нацбезопасности и обороны (СНБО) Украины Алексей Данилюк.
Он опубликовал фото объявления из села Подгайное, из которого следует, что с 2 по 30 ноября электричество будет отключено на 10 часов. По его словам, жителей сел Киевской и Хмельницкой областей предупреждают о том, что с 17 ноября свет будет выключен с восьми утра до шести вечера.В Татарстане увеличилось потребление электроэнергии — Реальное время
Июнь бьет рекорды
С начала года энергопотребление в России составило 553 млрд кВт·ч (+5,1% к первому полугодию 2020 года).
Без учета високосного дня 2020 года энергопотребление увеличилось на 4%. По сравнению с январем — июнем 2019 года прирост составил 2,2%.
— Рост в 2021 году обусловлен восстановлением электропотребления после введенных в прошлом году ограничений в работе предприятий и организаций в связи с пандемией COVID-19. Потребление превысило и доковидные показатели 2019 года, — отметил заместитель министра энергетики РФ Евгений Грабчак.
Филиал Регионального диспетчерского управления Татарстана также зафиксировал в июне рост потребления электроэнергии в республике. Показатель увеличился почти на 17% — до 2,4 млрд кВт·ч. РДУ связывает рост с повышенными потребностями предприятий автомобильной и нефтедобывающей промышленности, производств химических продуктов.
Филиал Регионального диспетчерского управления Татарстана также зафиксировал в июне рост потребления электроэнергии. Фото: elitat.ru /Шамиль АбдюшевИюнь 2021 года для энергорынка Татарстана также оказался жарким. Исторический максимум потребления электроэнергии в жару был зафиксирован 28 июня в 13 часов.
Потребляемая мощность в этот день достигла почти 4 ГВт и на 20% превысила максимум потребления мощности в июне 2020 года. В этот день среднесуточная температура воздуха составила 27,5 градуса.
В РДУ подтвердили, что генерирующие предприятия Татарстана в июне этого года увеличили производство электроэнергии на 6% — до 1,9 млрд кВт·ч — по сравнению с аналогичным месяцем прошлого года. В основном выработка возросла на казанских ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, Заинской ГРЭС, Нижнекамской ТЭЦ-1.
Всего за первое полугодие производство электроэнергии в республике выросло более чем на 7% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года — до 13 млрд кВт·ч. При этом потребление электроэнергии увеличилось на 8% — до 15,7 млрд кВт·ч.
Дефицит электроэнергии был восполнен за счет перетоков в энергосистему Татарстана из смежных регионов — в первом полугодии он составил 2,6 млрд кВт·ч, в июне — 578,2 млн кВт·ч.
Позитивные процессы в экономике ТатарстанаВ компании ТГК-16, в чью структуру входит Нижнекамская ТЭЦ-1, поясняют: на выработку станции повлияла не только аномально жаркая погода.
В июне велись реконструктивные работы на подстанции «Бугульма-500», что привело к дефициту мощности в Нижнекамском энергорайоне. Для обеспечения балансов генерации и потребления и поддержания надежности энергоснабжения потребителей Системный оператор вводил в работу дополнительные турбины. Соответственно, на станции выросло производство электроэнергии.
Энергокомпания также увеличила выработку электрической энергии за первое полугодие 2021 года. Этот показатель составил 4,5 млрд кВт·ч, что выше фактических величин первого полугодия 2020 года на 6,5%.
Энергокомпания также увеличила выработку электрической энергии за первое полугодие 2021 года. Фото: АО «ТГК-16»Величина отпуска тепловой энергии АО «ТГК-16» в первом полугодии 2021 года увеличилась на 12% по сравнению с прошлым годом и достигла 9,9 млн Гкал.
На рост производственных показателей энергетики Татарстана повлияли экономическая активность в отраслях-потребителях энергии и погодные условия. Снижение индекса промпроизводства и объема отгрузки в энергетике в 2020 году было обусловлено как пандемией, так и предыдущей теплой зимой.
— К тому же в прошлом году была благоприятная гидрологическая обстановка на российских ГЭС и рост выработки на АЭС из-за роста загрузки атомных блоков. Поэтому более дорогая тепловая электрогенерация Татарстана была замещена перетоком электроэнергии из других регионов России, — прокомментировал ситуацию на энергорынке РТ директор группы корпоративных рейтингов агентства НКР Александр Шураков.
Так, в 2020 году суммарный переток электроэнергии в энергосистему Татарстана составил 5,3 млрд кВт·ч, в то время как в 2019 он был на уровне 1,7 млрд кВт·ч. Переток в энергосистему в 2020 году вырос на 3,4 млрд кВт·ч, а потребление электроэнергии в Татарстане в 2020 году при этом снизилось на 1,5 млрд кВт·ч: с 30,6 млрд кВт·ч в 2019-м до 29,1 млрд кВт·ч в 2020 году.
В 2020 году суммарный переток электроэнергии в энергосистему Татарстана составил 5,3 млрд кВт•ч. Фото: rt-online.ru— В этом году мы видим позитивные процессы в экономике Татарстана. Несмотря на снижение индекса промпроизводства в добыче нефти на 1,5% за 5 месяцев 2021 года по сравнению с 5 месяцами 2020 года, рост цен на нефть привел к двукратному росту объема отгрузки в нефтегазе.
Это положительно скажется и на финансовых результатах, и на доходах в бюджеты разных уровней, — добавил Александр Шураков.
Из ключевых для экономики Татарстана видов деятельности, существенное снижение за 5 месяцев текущего года произошло только у производства лекарственных средств: -23,8% по индексу промпроизводства и -17% по объему отгрузки. Эксперты объясняют это «эффектом высокой базы». Отрасль сильно росла в аналогичные периоды 2020 и 2019 годов: на 25,7% и 38,7% соответственно.
Восстановление энергетики Татарстана в этом году — это результат восстановления других секторов экономики и эффект холодных января-февраля 2021 года. Жаркое лето 2021 года также внесет свой позитивный вклад в рост сектора по итогам года.
Екатерина Харитонова
ПромышленностьЭнергетика ТатарстанКомпании России и Украины подписали контракт на экспорт электроэнергии
https://ria.ru/20141230/1040931398.
html
Компании России и Украины подписали контракт на экспорт электроэнергии
Компании России и Украины подписали контракт на экспорт электроэнергии – РИА Новости, 02.03.2020
Компании России и Украины подписали контракт на экспорт электроэнергии
“Годовой контракт вступает в силу с 30 декабря 2014 года и предусматривает равномерный график поставок объемом до 1500 МВт. Параллельно в целях надежного и бесперебойного энергоснабжения Крыма заключено второе соглашение между Центром осуществления расчетов (ЦОР) и “Укринтерэнерго”, – отметил глава Минэнерго России Александр Новак.
2014-12-30T18:52
2014-12-30T18:52
2020-03-02T04:34
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/103335/81/1033358131_0:134:3167:1915_1920x0_80_0_0_05131fec6265fed938925a4c8fe7c07d.jpg
украина
республика крым
весь мир
европа
россия
РИА Новости
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2014
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdnn21.img.ria.ru/images/103335/81/1033358131_219:0:2950:2048_1920x0_80_0_0_53cf2ba28d2fa6bb8e645ead6766174c.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
экономика, украина, республика крым, александр новак, укринтерэнерго, россия
18:52 30.12.2014 (обновлено: 04:34 02.03.2020)“Годовой контракт вступает в силу с 30 декабря 2014 года и предусматривает равномерный график поставок объемом до 1500 МВт. Параллельно в целях надежного и бесперебойного энергоснабжения Крыма заключено второе соглашение между Центром осуществления расчетов (ЦОР) и “Укринтерэнерго”, – отметил глава Минэнерго России Александр Новак.
Тарифы на электроэнергию для населения
Тарифы на электроэнергию для населения ENGЕсли Вы хотите открыть английскую версию официального портала Правительства Ростовской области, пожалуйста, подтвердите, что Вы являетесь реальным человеком, а не роботом. Спасибо.
If you want to open the English version of the official portal Of the government of the Rostov region, please
confirm that you are a human and not a robot.
Thanks.
Цены (тарифы) на электрическую энергию для населения
Ростовской области на 2021 год
Цены (тарифы) на электрическую энергию для населения и приравненных к нему категорий потребителей Ростовской области установлены постановлением Региональной службы по тарифам Ростовской области от 29.12.2020 № 60/24 «Об установлении цен (тарифов) на электрическую энергию для населения и приравненных к нему категорий потребителей по Ростовской области»; приложение к постановлению РСТ от 29.12.2020 № 60/24:
Тарифы на электроэнергию для населения (кВт/час) | 1полугодие 2021 года | 2 полугодие 2021 года | ||
в пределах | сверх | в пределах | сверх | |
Городское население | 4,11 | 5,75 | 4,25 | 5,95 |
Городское население в домах с электроплитами | 2,88 | 4,03 | 2,98 | 4,17 |
Сельское население | 2,88 | 4,03 | 2,98 | 4,17 |
Размещено: 15 дек.
2018 18:21
Изменено: 21 окт. 2021 16:01
Количество просмотров: 59285
Поиск по разделу производится только по той форме слова, которая задана, без учета изменения окончания.
Например, если задан поиск по словам Ростовская область, то поиск будет производиться именно по этой фразе, и страницы, где встречается фраза Ростовской области, в результаты поиска не попадут.
Если ввести в поиск запрос Ростов, то в результаты поиска будут попадать тексты, в которых будут слова, начинающиеся с Ростов, например: Ростовская, Ростовской, Ростов.
Лучше задавать ОДНО ключевое слово для поиска и БЕЗ окончания
Для более точного поиска воспользуйтесь поисковой системой сайта
Электроэнергия » Гатчинская жизнь
Ленинградская областная электросетевая компания (ЛОЭСК), АО, Южные электрические сети, ул.
Чкалова, 62Сайт: www.loesk.ru
Вт, чт с 8 до 12, с 12:45 до 17
Единый телефонный номер: 8 (800) 550-47-48
Диспетчер Южного филиала: 2-22-66
Приёмная: 9-03-60
Отдел технологического присоединения: 9-86-10
Производственно-технический отдел: 9-53-12
Гатчинские мастерские участки, Промзона 1 (с 8 до 9): 9-97-91
Ленэнерго, ПАО, филиал «Гатчинские электрические сети»Сайт: www.lenenergo.ru
Центр обслуживания клиентов, ул. Хохлова, 8Б: 458-36-93
Диспетчер: 2-23-35
Приемная: 2-58-12
Факс: 3-08-43
Петербургская сбытовая компания, АО, Гатчинский участок, ул. Старая дорога, 2БСайт: pesc.ru
Телефоны для справок: 3-26-16, 4-32-05, 3-35-66
Приемная: 3-79-48
РКС-энерго, ООО, Гатчинское районное отделение, ул. К. Маркса, 18АСайт: www.rks-energo.ru
Приемная, факс: 9-82-06
Юридические лица:
Договорной отдел: 9-68-07
Расчетный отдел: 7-64-82, 9-81-37
E-mail: [email protected]
Население:
Отдел по работе с населением: 9-34-51, 2-65-40, 9-71-46
Передача показаний электросчетчиков с 20 по 25 число ежемесячно:
Мобильные телефоны для передачи показаний в рабочие дни с 8 до 17: 8-921-433-81-73, 8-921-334-23-21, 8-921-360-15-86, 8-921-767-47-24, 8-921-182-08-69, 8-921-334-18-77
Автоматизированная система голосового самообслуживания (робот): 9-71-58, 8 (800) 400-76-46 (круглосуточно)
E-mail: data-gatchina@rks-energo.
ru
Сайт: www.controlenergo.ru
Приемная, юрлица: 9-06-91
Физлица: 9-91-12, 9-71-48
Вырицкое СПЛОЭСК, Вырицкий участок, п. Вырица, ул. Московская, 24: 4-98-04, 4-92-85Коммунарское ГПЛОЭСК, Коммунаровский участок, Коммунар, ул. Строителей, 10: 460-10-18Коммунарские электрические сети, АО, Коммунар, ш. Ленинградское, 23А: 460-11-00Сайт: www.comelectro.ru
Бесплатная горячая линия: 8 (800) 333-00-95
Сиверское СПЛОЭСК, Сиверский участок, п. Сиверский, ул. С. Некифорова, 32А: 4-49-23Таицкое СПЛОЭСК, Таицкий участок, п. Тайцы, ул. Советская, 25: 5-21-81более 90% услуг по электроэнергии можно получить онлайн / Новости города / Сайт Москвы
Сегодня всё больше услуг и сервисов в разных сферах жизни уходят в онлайн. Предприятия городского хозяйства Москвы также идут в ногу со временем. Так, в АО «Мосэнергосбыт» 97% вопросов жители могут решить дистанционно.
— Доступность услуг для жителей играет одну из ключевых ролей в жилищно-коммунальном хозяйстве города. Наша задача — не только обеспечивать бесперебойную жизнедеятельность мегаполиса и комфорт горожан, но и облегчить для них решение максимального количества вопросов. В АО «Мосэнергосбыт» практически все услуги уже можно получить в режиме онлайн, не нужно тратить время на дорогу и ждать своей очереди, достаточно иметь под рукой смартфон или компьютер с доступом в Интернет, — рассказал руководитель Департамента жилищно-коммунального хозяйства города Москвы Вячеслав Торсунов.
Например, дистанционно можно оплатить электроэнергию и передать показания счетчиков, воспользовавшись Единым личным кабинетом клиента и мобильным приложением «Мой Мосэнергосбыт», а также на сайте компании и в официальных сообществах в социальных сетях «Вконтакте» и «Facebook» и на портале мос.ру. Кроме того, получить услуги можно с помощью чат-ботов на сайте АО «Мосэнергосбыт», в приложениях «Яндекс Алиса», «Viber», «Telegram» и в «Вконтакте». Показания необходимо передавать в период с 15 по 26 число каждого месяца. Также по любым вопросам можно обратиться по телефону +7 (499) 550-9-550.
При этом некоторые виды услуг доступны только при личном посещении клиентских офисов АО «Мосэнергосбыт», например, возврат денежных средств. Также в клиентских офисах можно получить консультацию по состоянию лицевого счета, оплатить электроэнергию, передать показания счетчиков, оформить льготу, подать заявку на заключение договора и заказать коммерческие услуги.
В АО «Мосэнергосбыт» назвали оптимальные дни для посещения клиентских офисов компании, исходя из среднемесячного графика загруженности. Для комфорта москвичей рекомендуется посещать клиентские офисы в наименее загруженные дни месяца, с 1 по 15 число. С 16 по 19 число количество посетителей начинает повышаться, а с 20 по 31 число — достигает своего пика. На сегодняшний день посещение офисов для физических лиц рекомендуется осуществлять по предварительной записи. Обслуживание юридических лиц проходит в онлайн-режиме. Ознакомиться с полным списком клиентских офисов, адресами и контактными телефонами можно на сайте компании.
Фотоэлектричество – обзор | ScienceDirect Topics
Транзисторные имидж-устройства со статической индукцией
Фотоэлектрический преобразователь, в котором реализованы принципы работы транзистора со статической индукцией, описан в US-A-4427990 (Зайдан Ходзин Хандотай Кенкю Синкокай, Япония, 24.01.84). Когда свет падает на транзистор статической индукции, электронно-дырочные пары генерируются в области канала, и, по крайней мере, часть образовавшихся дырок сохраняется в области затвора, вызывая повышение потенциала затвора.Напряжение стока изменяется в зависимости от величины потенциала затвора, создаваемого в результате излучения света. Также представлены двухмерные формирователи изображения, использующие фотоэлектрический преобразователь.
Рис. 1.3.1. (US-A-4427990 рис. 7a)
Рис. 1.3.2. (US-A-4427990 рис. 7b)
На рисунках выше показан одиночный элемент захвата изображения. На подложке 21 p-типа сформирована область 23 стока n + -типа, окруженная эпитаксиальным слоем 24 n –.Область 25 затвора типа p + и область 26 истока типа n + сформированы внутри эпитаксиального слоя. Электрод 27 сформирован в области истока. Поверхность эпитаксиального слоя покрыта прозрачным изолирующим слоем 28. Электрод 29 затвора сформирован через изолирующий слой над частью области затвора. Концентрация примесей в области 24 типа n – выбрана достаточно низкой, чтобы при приложении обратного смещения между электродом истока и электродом затвора область канала становилась достаточно ограниченной для создания потенциального барьера. , и что высотой этого потенциального барьера можно также управлять путем приложения напряжения стока.Толщина изолирующего слоя выбирается так, чтобы емкость, которая формируется МДП-структурой, была значительной по сравнению с емкостью между областью затвора и областью истока.
Во время работы положительное напряжение прикладывается к электроду затвора, при этом как область стока, так и область истока поддерживают одинаковый потенциал. Таким образом, область 25 затвора типа p + смещена в прямом направлении, и если в ней хранится чрезмерное количество электронов, они вытесняются за пределы области затвора, так что область затвора приводится в заранее определенное состояние.Затем отрицательное напряжение прикладывается к электроду 29 затвора или положительное напряжение прикладывается к электроду 27 истока и / или к области 23 стока, чтобы тем самым смещать область затвора в обратном направлении. В это время область затвора и область 24 типа n – составляют диод с обратным смещением. Когда электронно-дырочные пары генерируются светом, падающим на диод, дырки перетекают в область затвора 5, где они хранятся. Из-за накопленного электрического заряда потенциал области затвора будет изменяться.Затем, когда на электрод стока подается положительное напряжение по отношению к потенциалу истока, течет ток стока, который зависит от потенциала затвора.
Рис. 1.3.3. (US-A-4427990 рис. 8)
На приведенном выше рисунке показана схематическая диаграмма формирователя изображения, в котором элементы приема изображения расположены в матрице. Источники подключены к линиям строк a 1 , a 2 ,…, стоки подключены к линиям столбцов b 1 , b 2 ,…, а электроды затвора подключены к свободным линиям c 1 , c 2 ,…, которые расположены параллельно линиям столбцов.При считывании положительное напряжение прикладывается к строкам a 2 , a 3 ,…, при сохранении нулевого потенциала строки a 1 , а импульс положительного напряжения прикладывается последовательно к столбцу. линии b 1 , b 2 ,… и обнаруживается ток, протекающий через строку строки a 1 . Затем стирающий импульс положительного напряжения применяется к чистым линиям c 1 , c 2 ,…, чтобы очистить элементы, которые были прочитаны. Операция повторяется для следующего ряда.
Рис. 1.3.4. (US-A-4427990, рис. 9)
Другой вариант осуществления содержит подложку 21 p-типа, область 23 стока n + -типа, окруженную областью 22 n – , n – – область 24 канала типа n + область 26 истока, электрод 27 истока и электрод 29 затвора, который сформирован на изолирующем слое 28. Периферийные части области канала утоплены. За счет того, что изолирующий слой, расположенный под электродом затвора, имеет отрицательный электрический заряд, на поверхности формируется инверсионный слой.
Рис. 1.3.5. (US-A-4427990 рис. 11a)
рис. 1.3.6. (US-A-4427990 рис. 11b)
рис. 1.3.7. (US-A-4427990 рис. 11d)
В другом варианте осуществления в качестве переключающего транзистора используется транзистор с изолированным затвором. Область 23 стока типа n + в форме полосы сформирована на подложке 21 p-типа. На ней выращивают эпитаксиальный слой 24 типа n – . Область 25 затвора типа p + сформирована в области типа n – и окружает область 14 канала.Другая область 32 типа p + формируется в области типа n – . Область 26 истока типа n + сформирована в области канала. Области 25 и 32 типа p + и промежуточная область 36 типа n – составляют пару областей токового электрода и область 36 канала транзистора с изолированным затвором. Сформированы электрод 27 истока фототранзистора и электрод 34 стока переключающего транзистора. Электрод 33 затвора сформирован на изолирующем слое 28 над областью канала переключающего транзистора.Также раскрыт вариант осуществления, в котором биполярный транзистор используется в качестве переключающего транзистора вместо изолирующего транзистора с затвором.
Полупроводниковый материал, используемый в вариантах осуществления, представляет собой кремний. Однако упоминается, что вместо него можно использовать HgCdTe.
*
В документе EP-A-0038697 (Semiconductor Research Фонд, Япония, 28.10,81).
Рис. 1.3.8. (EP-A-0038697 рис. 1a)
Рис. 1.3.9. (EP-A-0038697 рис. 1b)
Устройство формирования изображения содержит шину слов 1, которая подключена к электроду затвора 1 ‘n-канального транзистора Q1 считывания MISSIT, битовую линию 2, которая подключена к область 11 истока типа n + транзистора Q1, электрод затвора 3 ‘p-канального транзистора MISSIT обновления Q2 и прозрачный электрод 4, который смещен напряжением источника питания Vs (+) и который подключен к региону типа n + 5.Область 8 типа n + служит стоком транзистора Q1 и областью, из которой вытекают электроны в ответ на вход света и заряжаются положительно, сохраняя в ней информацию о свете в виде напряжения. Отверстия, сформированные оптически в области 6 обнаружения фотографий, сохраняются в области 7 p, которая служит областью истока транзистора восстановления. Область 10 p и область 9 n, которые покрыты изолирующими пленками 10 ″ и 9 ″, являются областями каналов транзисторов Q1 и Q2 соответственно.Область 13 типа p + и область 14 типа n + являются скрытыми областями, предусмотренными для ограничения толщины обедненных слоев в областях канала, чтобы избежать изменения информации о напряжении, хранящейся в n +. -тип области 8 и p-области 7 под воздействием альфа-лучей и т.п., и для достижения нормально выключенной характеристики с короткоканальной структурой затвора МОП. Транзисторы разделены областями изоляции 15. Накопительный конденсатор Cs и линия заземления не показаны на виде в разрезе формирователя изображения.Для обнаружения инфракрасного света HgCdTe выращивают гетерогенно или осаждают путем распыления, испарения или метода CVD на поверхности фотодетектирующей части.
Напряжение источника питания Vs (+) полностью истощает область 6. Оптически генерируемые электроны и дырки поглощаются в области 5 и сохраняются в p-области 7 соответственно. Накопленные дырки заряжают p-область 7 положительно. Высота потенциального барьера для электронов в области 8 типа n + снижена, позволяя электронам течь из области 8 типа n + через p-область 7 к подложке.В результате область 8 типа n + , которая удерживается плавающей относительно линии земли через конденсатор Cs, истощается, и ее потенциал увеличивается. Потенциал считывается неразрушающим образом в линию вывода сигнала (разрядную шину) 2 транзистором Q1 считывания. Показано, что потенциал на линии вывода сигнала зависит от емкости перехода между областью 7 p и областью 8 типа n + , но не зависит от накопительной емкости Cs и емкости линии вывода сигнала.Кроме того, когда размер детекторного элемента уменьшается и перед принимающей оптической входной поверхностью предоставляется линза, которая имеет достаточно большую разрешающую способность, чтобы в достаточной мере улавливать падающий свет, выходное напряжение увеличивается.
В заявке на патент раскрыто несколько вариантов осуществления. В одном из вариантов осуществления транзистор восстановления исключен.
*
Тепловизор по EP-A-0038697, показанный выше, имеет сложную структуру и, следовательно, труден в изготовлении.В EP-A-0042218 (Фонд исследований полупроводников, Япония, 23.12.81) представлена упрощенная структура. Во всех вариантах реализации транзистор восстановления, присутствующий в большинстве вариантов реализации EP-A-0038697, исключен.
Рис. 1.3.10. (EP-A-0042218 рис. 5a)
Рис. 1.3.11. (EP-A-0042218 рис. 5b)
Крючковатая структура образована структурой соединения n + 64, p 63, p – 62 и n + 61. Считываемый MISSIT-транзистор Q1 сформирован с истоком, каналом и стоком, образованными областью 64 типа n + , областью 65 p и областью 66 типа n + .Область 66 типа n + подключена к линии 75 считывания сигнала. Область 72 затвора транзистора считывания подключена через контактное отверстие 79 к шине 78 адресации сигнала. Изолирующий слой 67 сформирован между областью 63 p и областью 65 p-канала и областью 66 стока типа n + . 68, 69, 73 и 75 обозначают изолирующие области и слои. Область 71 служит изолирующей пленкой затвора считывающего транзистора. Адресная линия 78 сигнала и переходное отверстие 79 являются общими для двух соседних ячеек.
Посредством импульсного напряжения Φs, подключенного к прозрачному электроду 60, на область 61 подложки подается напряжение Vs (+) в период интегрирования света. В период обновления напряжение Φs становится 0 В или слегка отрицательным, выполняя операцию вытягивания дыр, которые являются избыточными основными носителями, хранящимися в качестве оптической информации в области 63 p.
Инфракрасный формирователь изображения формируется путем формирования n + область 61 -типа, область 62 p – и p-слой 63 HgCdTe, образующие изолирующий слой ZnS на p-слое 63 в заданном положении, выращивая на нем поликремний методом CVD, оставляя поликремний на заданное положение и добавление желаемой примеси путем ионной имплантации.Относительно хороший монокристаллический поликремний может быть получен с использованием технологии лазерного отжига.
*
В EP-A-0094973 (Фонд исследований полупроводников, Япония, 30.11.83) накопительный конденсатор подключен либо к затвору, либо к истоку, либо к стоку транзистора статической индукции.
Рис. 1.3.12. (EP-A-0094973 рис. 14a)
Рис. 1.3.13. (EP-A-0094973 рис. 14b)
Рис. 1.3.14. (EP-A-0094973 рис. 18a)
Слой 61 типа n – формируется на подложке 60 типа n + .Формируются области 62 затвора типа P + и область 63 истока типа n + . Области затвора, металлические электроды 66 и промежуточный изолирующий слой 65 образуют накопительный конденсатор. 67 и 68 обозначают металлические электроды истока и стока соответственно, а 66 обозначает защитную пленку поверхности. В других вариантах осуществления конденсатор для хранения сигнала подключен к истоку или стоку. Устройство формирования изображения формируется путем размещения множества транзисторов с накопительными конденсаторами в двух измерениях.Устройство может быть выполнено из HgCdTe.
*
Структуры формирователей изображений в EP-A-0094974 (Фонд исследований полупроводников, Япония, 30.11.83) представлены в EP-A-0094973, который был показан выше. Однако атомы, которые образуют примесный слой, который возбуждается светом, длина волны которого превышает длину волны света, соответствующую ширине запрещенной зоны в области канала, принимающего свет, добавляются к области канала. Формирователи изображений могут быть изготовлены из HgCdTe.
*
Определение и значение фотоэлектричества – Merriam-Webster
фото · к · электричеству · i · ty | \ -i-ˌlek-ˈtris-ət-ē \множественное фотоэлектричество
1 : электричество, произведенное действием света
2 : раздел физики, изучающий электрические эффекты света.
Как работают фотоэлементы?
Криса Вудфорда.Последнее изменение: 19 мая 2021 г.
Вы когда-нибудь были в одном из тех туалетов, где смесители открываются автоматически, когда вы машете под ними руками? Или гулял через электрическую дверь, которая открылась при вашем приближении? Может быть ваш дом оснащен невидимыми лучами “волшебного глаза”, которые “злоумышленников, включив сигнал тревоги? Или, возможно, у вас есть калькулятор, который производит энергию с маленькой встроенной солнечной панелью? Все это примеры фотоэлементов (иногда называемые фотоэлементами) – электронные устройства, вырабатывающие электричество, когда на них падает свет.Что они собой представляют и как работают? Возьмем пристальный взгляд!
Фото: миниатюрная солнечная панель на этом карманном калькуляторе использует тип фотоэлемента, известного как фотоэлектрический: когда на него падает свет, он вырабатывает напряжение, достаточное для питания дисплея и внутренней электроники.
Что такое фотоэлектричество?
«Фото» означает свет, поэтому фотоэлектричество означает просто электричество. производится световым лучом. Эта идея совсем не кажется необычной в 21-м. столетие, когда большинство людей слышали о солнечных панелях (глыбы материал, такой как кремний, который генерирует электрический ток при на них светит солнечный свет).Но представьте, насколько удивителен фотоэлектрик . эффект , должно быть, казался немногим более века назад, в 1887 году, когда его впервые открыл немецкий физик Генрих Герц (1857–1894), один из пионеров радио. Это оставалось чем-то вроде тайна в течение почти 20 лет, пока Альберт Эйнштейн не взвесил почти полное объяснение явления 1905 года.
Что такое фотоэлектрический эффект?
Фото: Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию не по теории относительности – его самая известная вклад в физику – за исключением его более ранних работ по фотоэлектрическому эффекту.Фото любезно предоставлено Библиотека Конгресса США.
– Кванты энергии проникают через поверхность материала и их соответствующие энергии, по крайней мере, частично превращаются в кинетическую энергию электронов ».
Альберт Эйнштейн, Annalen der Physik, Vol 17, 1905.
Как свет может волшебным образом превратиться в электричество? Это не так как ни странно это звучит. Мы знаем, например, что свет – это своего рода электромагнитная энергия: она движется таким же образом (и в то же время скорость) как рентгеновские лучи, микроволны, радиоволны и другие виды электромагнетизм.Мы также знаем, что энергия легко может быть трансформируется из одного вида в другой: потенциальная энергия может быть превращается в кинетическую энергию и может быть преобразован в тепло или звук. Так что идея о том, что свет можно превратить в электричество, неверна. все это удивительно.
Тем не менее, когда фотоэлектричество было впервые объяснено в 1905 году, оно обозначило начало научной революции. Человек, который сделал объясняя это, Альберт Эйнштейн (1879–1955) показал, что луч света, падающий на что-то вроде куска металла, можно представить себе поезд энергичные частицы называются фотонами .Фотоны прошли свои энергия в фиксированных количествах к атомам внутри металла, сбивая некоторые их электронов из них, таким образом производя электрический ток.
Иллюстрация: Фотоэлектрический эффект: когда фотоны света (слева) попадают на лист металла, они передают свою энергию электронам (оранжевым) в металле, выбивая некоторые из них, чтобы произвести электрический ток. Вы могли подумать, что более яркий или близкий (более интенсивный) свет выбивает электроны с большей энергией, но это не так.Энергия испускаемых электронов зависит не от интенсивности света, а от его цвета (частоты): чем выше частота, тем больше энергии у фотонов и тем больше они могут передать электронам в металле. Фотоны более высокочастотного фиолетового света обладают большей энергией, чем фотоны низкочастотного красного света, поэтому они с большей вероятностью выбивают электроны (и высвобождают их с более высокой энергией). Фотонам нужна минимальная пороговая частота (минимальное количество энергии), чтобы освободить электроны и произвести фотоэлектрический эффект, известный как работа выхода .В показанном здесь примере у фиолетовых фотонов достаточно энергии, чтобы выбить электроны, а у красных фотонов – нет.
Как математически показал Эйнштейн, энергия падающих фотонов была точно равна связаны с частотой или длиной волны сияющего света и равны к энергии выброшенных ими электронов. Объяснение Эйнштейна фотоэлектрического эффекта было убедительным доказательством того, что энергия может существуют только в фиксированных количествах, называемых квантами . (Другими словами, вы можете получить энергию в пакеты размером с семью, но вы не можете разделить пакеты на меньшие!) Это стало центральным элемент квантовой теории : сложный, математический объяснение загадочного мира атомов и частиц скрываясь внутри них.И именно за эту работу по фотоэлектричеству Эйнштейн выиграл Нобелевская премия по физике 1921 г.
Три типа фотоэлектричества
Фотоэлектричество – это преобразование световой энергии в электрическую, и бывает в трех разных (хотя, на первый взгляд, очень похожих) способами. Они известны как фотопроводящие, фотоэмиссионные и фотоэлектрические эффекты – и мы рассмотрим каждый из них по очереди.
Между прочим, когда я говорю о свете в этой статье, я имею в виду не только «видимый» свет мы можем видеть: фотоэлементы также работают с невидимые формы света, такие как инфракрасный и ультрафиолетовый: светочувствительные материалы могут “видеть” и реагировать на частоты свет за пределами диапазона, к которому наши глаза чувствительны.
Фотопроводящий
Фото: Типичный светозависимый резистор (LDR).
Это самый простой для понимания из трех эффектов. Когда я был подростком, я помню, как ненадолго играл с электронным Компонент называется светозависимым резистором (LDR) . Это было похоже на маленькая кнопка с двумя выводами, выходящими сзади, и вы можете впаять его в схему, как и любой другой резистор. Поверхность на “кнопке” была линза сверху (чтобы сконцентрировать падающий свет) и под линзой был кусок светочувствительного материала, сделанный из чего-то вроде сульфид кальция со змеиным рисунком электрических соединений, пересекающих Это.В темноте или обычном свете LDR имел довольно высокое сопротивление. но если направить на него свет, сопротивление уменьшится. довольно драматично: LDR преобразовывал падающий свет в электрическая энергия и добавление ее к уже проходящему току через. Это пример эффекта фотопроводимости, где свет снижает сопротивление материала (или увеличивает его проводимости, если хотите), сделав электроны внутри него более мобильный.
Фотоэлектрические
Фото: установленная на крыше солнечная панель из фотоэлементов.
Маленькие солнечные панели для таких вещей, как калькуляторы и цифровые часы иногда их называют фотоэлектрическими элементами. Они немного похожи диоды, сделанные из двух слоев полупроводникового материала, помещенных сверху друг друга. Верхний слой богат электронами, нижний слой электрон бедный. Когда вы светите на верхний слой, электроны прыгают вверх от нижнего слоя к верхнему, создавая напряжение, которое может управлять ток через внешнюю цепь, обеспечивая то, что мы думаем как солнечная энергия.Узнайте больше о фотовольтаике в нашей основной статье на солнечные батареи.
Фотоэмиссионный
Фото: Обычный фотоэлемент.
Фотоэмиссионные ячейки – это самый старый и самый сложный способ превращения света в электричество. Это герметичные стеклянные вакуумные трубки (из которых воздух был полностью удален), внутри которого большой металлический пластина, которая служит отрицательной клеммой (или катодом) с меньшим, положительно заряженный стержневой вывод (или анод), работающий внутри него.Отрицательный вывод сделан из светочувствительного материала. Когда световые фотоны падают на него, они заставляют электроны выскакивать из него и они быстро притягиваются к положительному выводу, который собирает их и направляет их в цепь, производя электроэнергию. Этот Базовая конструкция называется фотоэмиссионным элементом или фотоэлементом . В немного другой конструкции, называемой фотоумножителем , есть целый ряд тарелок, расположенных так, чтобы одна входящий фотон высвобождает несколько электронов, эффективно усиливая входящий световой сигнал, поэтому он производит больший электрический отклик.
Изображение: краткое изложение трех типов фотоэлементов.
1) Фотопроводящий – свет увеличивает поток электронов и снижает сопротивление.
2) Фотоэлектрические – свет заставляет электроны перемещаться между слоями, создавая напряжение и ток во внешней цепи.
3) Фотоэмиссионный – свет сбивает электроны с катода на анод, заставляя ток течь через внешнюю цепь.
Для чего используются фотоэлементы?
Фото: Фотоэлектрический фонарь безопасности, установленный снаружи здания, в котором я живу: когда фотоэлектрический датчик (внизу) определяет движение, свет (вверху) автоматически включается на несколько минут.
Все три типа фотоэлементов могут обнаруживать свет или преобразовывать его в электричество, но на практике они используются по-разному.
Электростанции
Как миниатюрные электростанции, фотоэлектрические элементы предназначены для производства стабильные поставки полезной, электрической энергии. От маленьких солнечных батарей до электронные калькуляторы для полностью фотоэлектрических крыш, их работа по сути, чтобы производить постоянную подачу электроэнергии, которую мы можем использовать для питания электроприборов или хранить в батареях на будущее.
Фото: Как отличить самцов мух от самок? Куколки дынной мухи бывают либо коричневые (если они мужчины), либо белые (если они женщины). Их можно разделить, вставив в фотоэлектрические сортировщик, который освещает каждую куколку, определяет, сколько света отражается обратно с помощью фотоэлемента, а затем просеивает куколку в ту или иную коробку в зависимости от ее цвета. Этот же аппарат можно использовать для сортировки семян. Фото Стивена Осмуса любезно предоставлено Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США.
Световые извещатели
Фотопроводящие элементы, такие как светозависимые резисторы, с большей вероятностью будут использоваться в качестве датчики света в таких вещах, как автоматические смесители для туалетных комнат, злоумышленники сигнализации, дверные проемы, которые открываются автоматически, дымовые извещатели, детекторы угарного газа и так далее. Обычно у них пучок инфракрасный свет постоянно светит на светозависимый резистор и производящий постоянный электрический ток. Когда вы двигаетесь перед детектор, вы прерываете луч и останавливаете свет, достигающий резистора, поэтому его сопротивление изменяется, и он внезапно производит намного меньше тока.Электронная схема обнаруживает изменение тока и запускает любое действие в цепи предназначен для того, чтобы взять – включить кран, открыть дверь, подать сигнал будильник, или что бы там ни было. Также используются фотопроводящие ячейки. в качестве детекторов света в камерах, а также для считывания и декодирования саундтреки к роликам в старинном стиле. Датчик изображения CCD или CMOS, который захватывает фотография в вашем цифровом фотоаппарате или смартфоне – более сложная версия той же идеи. В вооружении некоторые конструкции бесконтактных взрывателей используют фотоэлементы для обнаружения когда ракеты достигли цели.Ракета испускает свет (или радиоволны) и бортовой фотоэлемент (или радиоприемник) «прислушивается» к отражениям. Когда отраженные волны внезапно увеличиваются, ракета предполагает, что находится рядом с целью, и взрывается.
Фото: Типичный фотоэлектрический неконтактный взрыватель времен Второй мировой войны: Т-4, датируемый
с 1941 года. Он взорвался, когда бортовой фотоэлемент обнаружил резкое изменение силы света.
Фотография любезно предоставлена Национальным институтом стандартов и технологий цифровых коллекций “, Гейтерсбург, Мэриленд 20899.
Усилители света
Фототрубки тоже изначально использовались в качестве детекторов света, но они относительно громоздкие, сложные и дорогие; меньше и дешевле электронное такие компоненты, как LDR, теперь более широко используются в качестве световых детекторов. Фотоумножители до сих пор используются в научных приложениях, таких как обнаружение излучения разных видов, а также в гаджетах, подобных очки ночного видения, которые усиливают тусклый свет в ночное время сцену, чтобы ее можно было увидеть более четко.
Как работают фотоэлектрические системы? | Управление научной миссии
Гил Книр назад к рассказу Science @ NASA “Край солнечного света”Что такое фотоэлектрическая энергия?
Фотогальваника – это прямое преобразование света в электричество на атомарном уровне. Некоторые материалы проявляют свойство, известное как фотоэлектрический эффект, которое заставляет их поглощать фотоны света и высвобождать электроны. Когда эти свободные электроны захватываются, возникает электрический ток, который можно использовать в качестве электричества.
Фотоэлектрический эффект впервые был отмечен французским физиком Эдмундом Бекерелем в 1839 году, который обнаружил, что некоторые материалы производят небольшой электрический ток при воздействии света. В 1905 году Альберт Эйнштейн описал природу света и фотоэлектрический эффект, на котором основана фотоэлектрическая технология, за что позже получил Нобелевскую премию по физике. Первый фотоэлектрический модуль был построен Bell Laboratories в 1954 году. Он был объявлен как солнечная батарея и был в основном просто любопытством, так как был слишком дорог, чтобы получить широкое распространение.В 1960-х годах космическая промышленность впервые начала серьезно использовать эту технологию для обеспечения энергии на борту космических кораблей. Благодаря космическим программам технология продвинулась, была подтверждена ее надежность, а стоимость стала снижаться. Во время энергетического кризиса 1970-х годов фотоэлектрические технологии получили признание в качестве источника энергии для не космических приложений.
Схема выше иллюстрирует работу базового фотоэлектрического элемента, также называемого солнечным элементом.Солнечные элементы изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, которые используются в промышленности микроэлектроники. В солнечных элементах тонкая полупроводниковая пластина специально обрабатывается для образования электрического поля, положительного с одной стороны и отрицательного – с другой. Когда световая энергия попадает в солнечный элемент, электроны отрываются от атомов в полупроводниковом материале. Если электрические проводники присоединены к положительной и отрицательной сторонам, образуя электрическую цепь, электроны могут быть захвачены в виде электрического тока, то есть электричества.Затем это электричество можно использовать для питания нагрузки, такой как свет или инструмент.
Ряд солнечных элементов, электрически связанных друг с другом и установленных в опорной конструкции или раме, называется фотоэлектрическим модулем. Модули предназначены для подачи электроэнергии на определенное напряжение, например в обычную систему на 12 вольт. Производимый ток напрямую зависит от того, сколько света попадает на модуль.
Несколько модулей могут быть соединены вместе, чтобы сформировать массив.Как правило, чем больше площадь модуля или массива, тем больше электроэнергии будет производиться. Фотоэлектрические модули и массивы вырабатывают электроэнергию постоянного тока. Их можно подключать как последовательно, так и параллельно, чтобы получить любую требуемую комбинацию напряжения и тока.
В наиболее распространенных сегодня фотоэлектрических устройствах используется один переход или интерфейс для создания электрического поля в полупроводнике, таком как фотоэлемент. В однопереходной фотоэлектрической ячейке только фотоны, энергия которых равна ширине запрещенной зоны материала ячейки или превышает ее, могут освободить электрон для электрической цепи.Другими словами, фотоэлектрический отклик однопереходных ячеек ограничен той частью солнечного спектра, энергия которой превышает ширину запрещенной зоны поглощающего материала, и фотоны с более низкой энергией не используются.Один из способов обойти это ограничение – использовать две (или более) разные ячейки с более чем одной запрещенной зоной и более чем одним переходом для генерации напряжения. Их называют «многопереходными» ячейками (также называемыми «каскадными» или «тандемными» ячейками). Многопереходные устройства могут обеспечить более высокую общую эффективность преобразования, поскольку они могут преобразовывать большую часть энергетического спектра света в электричество.
Как показано ниже, многопереходное устройство представляет собой стек отдельных ячеек с одним переходом в порядке убывания ширины запрещенной зоны (например). Верхняя ячейка улавливает фотоны с высокой энергией и пропускает остальные фотоны для поглощения ячейками с более низкой запрещенной зоной.
Большая часть сегодняшних исследований многопереходных клеток сосредоточена на арсениде галлия как на одном (или на всех) составных элементах. Такие клетки достигли эффективности около 35% при концентрированном солнечном свете. Другими исследованными материалами для многопереходных устройств были аморфный кремний и диселенид меди, индия.В качестве примера, в многопереходном устройстве ниже используется верхняя ячейка из фосфида галлия-индия, «туннельный переход», чтобы способствовать потоку электронов между ячейками, и нижняя ячейка из арсенида галлия.
 назад к рассказу Science @ NASA “Край солнечного света”Присоединяйтесь к нашему растущему списку подписчиков – подпишитесь на нашу экспресс-доставку новостей , и вы будете получать сообщение по электронной почте каждый раз, когда мы публикуем новую историю !!! Подробнее Заголовки
КОНЕЦ
От солнечного света к электричеству – Любопытный
Земля залита огромным количеством энергии Солнца – 885 миллионов тераватт-часов ежегодно.Это много – примерно в 6200 раз больше, чем рекламный первичная энергия использовалась в мире в 2008 году. Люди всегда напрямую использовали часть солнечной энергии – например, для сушки одежды и продуктов питания. Они также использовали его косвенно – через фотосинтез, чтобы стимулировать рост растений, лежащих в основе сельского хозяйства, которое обеспечивает нас пищей и кислородом, которым мы дышим.
И есть еще один способ использовать этот богатый источник энергии: фотоэлектрические (фото = свет, гальванический = электричество, образовавшееся в результате химической реакции) солнечные элементы, которые позволяют нам напрямую преобразовывать солнечный свет в электричество.После демонстрации первого кремниевого фотоэлемента в 1954 году Дэрилом Чапином, Кэлвином Фуллером и Джеральдом Пирсоном в Bell Laboratories, Нью-Джерси, мы совершенствовали технологию, которая позволяет нам использовать надежную, бесплатную и чистую энергию Солнца.
Первый практический кремниевый фотоэлектрический элемент был разработан Дэрилом Чапином, Кэлвином Фуллером и Джеральдом Пирсоном в Bell Laboratories в 1954 году.Этот первый солнечный элемент имел эффективность около 5 процентов. За многие годы упорной работы эта цифра выросла до примерно 20 процентов.Солнечные панели появляются на все больше и больше крыш в наших пригородах, поскольку солнечные фотоэлектрические установки (ФЭ) становятся все более жизнеспособным вариантом для домашнего производства электроэнергии.
Фотоэлектрические солнечные элементы, такие как те, что используются в этих крышных панелях, преобразуют свет непосредственно в электричество. Источник изображения: Marufish / Flickr.а как именно работает? Как можно заставить солнечный свет питать автомобили или производить электричество, необходимое для наших компьютеров, телевизоров и тостеров?
Как работают фотоэлементы
Уже более 150 лет известно, что свет может влиять на электрические свойства некоторых материалов.Это называется фотоэлектрическим эффектом. В 1921 году Эйнштейн получил Нобелевскую премию за свою работу, объясняющую это. Фотоэлектрические элементы основаны на родственном явлении, называемом фотоэлектрическим эффектом, и они преобразуют свет непосредственно в электричество. Посмотрим, как это сделать.
Большинство фотоэлементов сделано из кремния, элемента, который лежит в основе всей современной электроники. Кремний особенный из-за расположения его электронов – у него четыре из восьми возможных электронов на внешней оболочке.Это означает, что он создает идеальные ковалентные связи с четырьмя другими атомами кремния, образуя решетчатую структуру.
Внешние электроны в атомах кремния образуют ковалентные связи друг с другом, создавая решетчатую структуру.Этот связывающий механизм означает, что вокруг плавает очень мало свободных электронов, что нам и нужно для создания электричества. В конце концов, это и есть электричество – поток электронов. Из-за расположения связей в его кристаллической структуре кремний в чистом виде не имеет большого количества свободных электронов, поэтому мы «легируем» его.
Легирование добавляет в кремний примесь, чтобы изменить способ связи его атомов и обмена электронами. Добавление небольшого количества фосфора, который имеет пять электронов на внешней оболочке по сравнению с четырьмя электронами кремния, означает, что лишнему (пятому) электрону не с чем связываться, поэтому он может свободно перемещаться и создавать электрический ток. Электроны имеют отрицательный заряд, поэтому, когда кремний легируется таким образом, он называется отрицательным материалом n-типа.
Когда кремний легируется элементами, имеющими дополнительные электроны на внешней оболочке, получается материал n-типа.Мы также можем допировать бором, у которого на внешней оболочке всего три электрона. Это оставляет одну из связей только с одним электроном, создавая «дыру» в структуре связи. Электроны в кремнии, легированном бором, могут прыгать и заполнять отверстие. В качестве альтернативы, сами дырки можно представить как движущиеся (в направлении, противоположном электронам), когда электроны прыгают от одной связи к другой. Это движение также представляет собой электрический ток. Теперь у нас есть материал с полным дефицитом электронов, что делает его положительным (p-тип).
Когда кремний легируется элементами с меньшим количеством электронов на внешней оболочке, получается материал p-типа.Лишние электроны и дырки могут плавать по решетке; они «общие» для всех атомов в структуре. Это дает каждому легированному материалу общее небольшое предпочтение отдавать или принимать электроны. Это известно как электроотрицательность – мера того, насколько сильно атом или материал цепляются за свои электроны.
Благодаря легированию и, как следствие, изменению электроотрицательности кремний превращается в проводник электричества (хотя и не очень хороший).
Однако, когда мы помещаем материалы p-типа и n-типа в контакт друг с другом, происходит кое-что интересное (и полезное). В точке встречи двух типов – стыке – электроны из слоя n-типа диффундируют в слой p-типа, оставляя после себя область с небольшим положительным зарядом в слое n-типа. Обратное происходит в слое p-типа – дырки диффундируют в слой n-типа, оставляя небольшой отрицательный заряд в области слоя p-типа. Это создает электрическое поле, которое направляет электрический ток.
Дырки диффундируют в слой n-типа, а электроны диффундируют в слой p-типа. Это создает электрическое поле на стыке двух слоев.Теперь рассмотрим фотоэлектрический элемент, сделанный из тонкой пластины кремния p-типа, наложенной на слой кремния n-типа. Когда солнечный свет попадает в нашу клетку, энергия его фотонов переводит электроны в состояния, называемые «электронно-дырочными парами». Когда они образуются в непосредственной близости от электрического поля на стыке слоев p- и n-типа, электрическое поле разъединяет пару (они образуют состояние «с разделенными зарядами»).Управляемые силой электрического поля электроны перемещаются на сторону n-типа, а дырки – на сторону p-типа.
Энергия фотонов может также создавать электронно-дырочные пары в других частях легированного кремния. Иногда эти электронно-дырочные пары просто снова образуют пары (рекомбинируют) с дополнительной энергией, выделяемой в виде тепла. Но если они окажутся вблизи электрического поля на стыке слоев p- и n-типа, электрическое поле отправит электроны в слой n-типа, а дырки – в слой p-типа.
Если вы создадите внешнее соединение (с помощью электродов и провода) между двумя слоями, электрон затем вернется через провод к слою p-типа в виде электрического тока, который выполняет полезную работу. Все это действует как электрическая батарея, постоянно заряжаемая солнечным светом.
Почему именно эти элементы?
Из всех элементов периодической таблицы, зачем использовать кремний в качестве основного компонента солнечного элемента и зачем добавлять фосфор и бор?
Кремний – наиболее распространенный материал для фотоэлементов, поскольку максимальная длина волны поглощаемой им энергии составляет около 800 нанометров, что близко к пику излучения, излучаемого Солнцем.Солнце излучает спектр излучения в диапазоне от 300 до 2000 нанометров, но, безусловно, большая его часть находится в диапазоне от 420 до 700 нанометров.
Причина, по которой фосфор и бор чаще всего используются в качестве допирующих агентов, немного сложнее. Чтобы создать поток электронов внутри солнечного элемента, электроны должны быть выведены из своего стабильного «основного» состояния на более высокий энергетический уровень, необходимый для их перехода от стороны p-типа к стороне n-типа.Это количество энергии эквивалентно разнице в электроотрицательности между двумя слоями (это называется запрещенной зоной). Меньше, и этого будет недостаточно, чтобы «выбить» электрон, и любая дополнительная энергия будет потрачена впустую.
Оказывается, разница в электроотрицательности кремния, легированного фосфором, и кремния, легированного бором, в значительной степени равна энергии, обеспечиваемой одним фотоном солнечного света, что делает их идеальными легирующими добавками для кремниевых солнечных элементов.
В поисках эффективности
Ни один метод преобразования энергии не является эффективным на 100 процентов.Растения преобразуют солнечный свет в энергию с эффективностью около 5–6 процентов, а электростанция, работающая на ископаемом топливе, эффективна только на 30–50 процентов – вся дополнительная энергия, содержащаяся в сжигаемом ею топливе, выделяется в виде тепла и эффективно потрачено.
Есть несколько проблем, которые означают, что солнечные элементы не полностью эффективны при преобразовании солнечного света в электрическую энергию. Во-первых, энергии, обеспечиваемой фотонами, может быть недостаточно, чтобы позволить электронам вырваться из своих электронно-дырочных пар.В других случаях фотоны могут дать больше энергии, чем требуется для освобождения электрона, и избыток тратится. Кроме того, когда электроны вырываются из своих пар, они часто просто рекомбинируют с другой дыркой, не переходя на слой n-типа.
Максимальный КПД кремниевых фотоэлементов в преобразовании солнечного света в электрическую энергию составляет около 20 процентов, и для выработки полезного количества энергии необходимы солнечные элементы большой площади. Поэтому ведется поиск гораздо более дешевых ячеек без слишком большого ущерба для эффективности.
В 2014 году команда из Университета Нового Южного Уэльса установила мировой рекорд эффективности 40%, используя коммерчески доступные (традиционные монокристаллические кремниевые) солнечные элементы. Они разработали метод фокусировки солнечного света и использовали специальный фильтр для улавливания солнечного света, который обычно теряется.
Университет Нового Южного Уэльса также реализует несколько других многообещающих направлений. Вместо того, чтобы вырезать срезы из специально выращенных монокристаллов кремния, одна из возможностей заключается в выращивании тонких пленок кремния на гораздо более дешевых пластинах поликристаллического кремния или на стеклянных пластинах.В этом процессе используется на 99 процентов меньше кремния, чем в традиционных технологиях, и в настоящее время он коммерчески используется в Европе.
Кроме того, Технологический университет Суинберна разрабатывает тонкопленочный аморфный кремний, тип кремния, в котором атомы не образуют регулярную кристаллическую решетку. В случае аморфного кремния можно использовать более тонкие слои кремния, что снова делает процесс намного дешевле, хотя и менее эффективным.
Значительное внимание уделяется новым модулям тонкопленочных солнечных элементов, которые потенциально легче, гибче и дешевле, чем традиционные солнечные элементы, которые изготавливаются на стекле.Теллурид кадмия и CIGS (медь, индий, галлий (ди) селенид) могут вскоре бросить вызов традиционным кремниевым модулям как по стоимости, так и по эффективности.
Новые технологии включают в себя органические солнечные батареи. Консорциум органических солнечных элементов Викторианской эпохи (CSIRO, Университет Мельбурна и Университет Монаша) печатает солнечные элементы на гибких полимерах, что очень похоже на подход к австралийской пластиковой банкноте. Соответствующая работа ведется в университетах Ньюкасла и Квинсленда.
Солнечные элементы, изготовленные из органо-неорганической комбинации тригалогенида метиламмония и свинца, с несколько более управляемым названием перовскитов, являются еще одной быстрорастущей технологией солнечных элементов. CSIRO недавно продемонстрировал потенциал печати перовскитов с рулона на рулон, метода, который позволяет быстро изготавливать солнечные элементы. Акционерная компания Dyesol, зарегистрированная в Австралии, объявила о расширении производства перовскитов на совместном предприятии в Турции, что является первым шагом к тому, чтобы эти гибкие, пригодные для печати солнечные элементы стали коммерчески доступными.
Кристалл перовскита произведен в Лос-Аламосской национальной лаборатории. Источник изображения: Национальная лаборатория Лос-Аламоса / Flickr.Это надежно, бесплатно и чисто, но …
Солнечная энергия, вероятно, будет существовать так далеко в будущем, что мы можем считать ее бесконечной. По сути, это возобновляемое топливо, в отличие от ископаемого топлива, которое исчерпывается по мере того, как мы его используем.
Кроме того, использование солнечной энергии не вызывает загрязнения воздуха и не повреждает поверхность Земли.Не требует сложных и дорогостоящих процедур экстракции. Создание самих солнечных элементов требует ресурсов – преобразование песка в кремний по-прежнему требует значительных затрат энергии, но это окупается в течение трех или четырех лет эксплуатации солнечного элемента.
Но главная проблема в том, что делать, когда не светит солнце. Хотя мы потребляем значительное количество электроэнергии в течение дня (особенно для кондиционирования воздуха в жаркое лето), когда солнце доступно, нам также нужны хранилища, чтобы поддерживать нас в пасмурные дни и в ночное время.В отечественном масштабе лидером в производстве аккумуляторов для установки солнечных панелей на крыше в настоящее время является Tesla Powerwall. У продуктов, выпускаемых Panasonic и LG Chem, есть и другие серьезные соперники.
Солнечное будущее Австралии
Австралия получает больше всего солнечной радиации на квадратный метр из всех континентов мира (хотя область Красного моря, включая Египет и Саудовскую Аравию, имеет самый высокий потенциал солнечной энергии).Хотя в настоящее время по всей Австралии установлено более миллиона солнечных систем на крышах домов, по данным Международного энергетического агентства, в 2012 году на долю фотоэлектрической солнечной энергии приходилось лишь около 0,6 процента энергии Австралии.
Даже районы на юге Австралии обладают чрезвычайно высоким потенциалом солнечных ресурсов. Штат Виктория обладает большим солнечным потенциалом, чем Германия, которая в настоящее время имеет самую высокую установленную мощность солнечной энергии среди всех стран мира. В отчете климатической комиссии о солнечной энергии в Австралии (PDF) говорится, что количество солнечной радиации, которую Австралия получает за год, примерно в 10 000 раз превышает потребление энергии в стране, и что площади всего в 20 000 квадратных километров будет достаточно, чтобы обеспечить страну теплом. его энергетические потребности.
Очевидно, что у нас под рукой обширный ресурс. Нам просто нужно использовать это.
В этом месяце в истории физики
Эйнштейн и фотоэлектрический эффект
Примечание редактора: С январским выпуском журнала APS News за 2005 год мы начинаем годичную серию колонок, посвященных работе и наследию Альберта Эйнштейна. – наш скромный вклад во Всемирный год физики. Столбцы появятся в хронологическом порядке работ Эйнштейна, независимо от месяца, связанного с рассматриваемой темой.
| Фото предоставлено: Американский институт физики Эйнштейн в годы патентного ведомства. Эйнштейн заметил, что тщательные эксперименты с фотоэлектрическим эффектом могут показать, состоит ли свет из частиц или волн. |
Что вызывало недоумение, так это то, что разные металлы требовали вспышек света с разной минимальной частотой для испускания электронов, в то время как увеличение яркости света производило больше электронов без увеличения их энергии. И увеличение частоты света производило электроны с более высокими энергиями, но без увеличения количества произведенных электронов.Это стало известно как фотоэлектрический эффект, и его понял в 1905 году молодой ученый по имени Альберт Эйнштейн.
Увлечение Эйнштейна наукой началось, когда ему было 4 или 5 лет, и он впервые увидел магнитный компас. Он был очарован невидимой силой, которая заставляла стрелку всегда указывать на север, и инструмент убедил его, что за вещами должно быть что-то, что-то глубоко скрытое. Он провел остаток своей жизни, пытаясь разгадать загадочные загадки Вселенной.
Сегодня имя Эйнштейн является синонимом гения, но в течение многих лет его родители думали, что их сын немного «медлителен», потому что он говорил нерешительно и не был отличным учеником. Эйнштейну просто наскучили механические методы обучения формального образования с его упором на запоминание и слепое подчинение произвольному авторитету. Он предпочитал учиться дома с книгами по математике, физике и философии. «Это почти чудо, что современные методы обучения еще не полностью задушили святое любопытство», – сказал он позже.«Для этого хрупкого маленького растения больше всего, кроме стимуляции, нужна свобода».
Эйнштейн нашел их, когда учился в местной швейцарской школе в Аарау, провалив вступительные экзамены в более престижный Швейцарский федеральный технологический институт. Впервые у него были учителя, которые дали ему свободу и свободу для реализации его собственных идей, и он бросился изучать теории электромагнетизма Джеймса Клерка Максвелла, которые редко преподавались в университетах на рубеже веков.Затем он изучал физику в Технологическом институте в Цюрихе, но окончил его с незначительной академической успеваемостью и не смог получить университетскую аспирантуру по преподаванию математики и физики. Вместо этого он работал патентным клерком в Берне, параллельно занимался теоретической физикой и иногда встречался с группой друзей, чтобы читать и обсуждать книги по науке. Они назвали себя «Академией Олимпии».
В марте 1905 года Эйнштейн – все еще скромный патентный клерк в Швейцарии – опубликовал статью, объясняющую фотоэлектрический эффект.Пятью годами ранее Макс Планк решил проблему излучения черного тела, показав, что каждый атом, составляющий стенки полости, может поглощать или излучать излучение только дискретными «квантами», так что энергия каждого кванта является целым числом, кратным его энергии. умножить частоту на новую фундаментальную константу.Планк думал, что его концепция квантов была просто математической уловкой, позволяющей привести теорию в соответствие с экспериментом. Но Эйнштейн распространил кванты Планка на сам свет. (Планк предполагал, что квантованы только колебания атомов.) Свет, сказал Эйнштейн, – это пучок частиц, энергии которых связаны с их частотами согласно формуле Планка. Когда этот луч направлен на металл, фотоны сталкиваются с атомами. Если частота фотона достаточна, чтобы сбить электрон, столкновение производит фотоэлектрический эффект. Как частица свет несет энергию, пропорциональную частоте волны; как волна он имеет частоту, определяемую энергией частицы. За эту работу Эйнштейн получил Нобелевскую премию по физике 1921 года.Но это было только начало.
Следующий месяц: специальная теория относительности.
См. Онлайн-выставку об Альберте Эйнштейне Американского института физики по адресу http://www.aip.org/history/einstein/.
_i ____ Ä Электричество – Фото из Photocase
Купите это фото на _i ____ Ä Линии электропередачи Высоковольтная линия электропередачи Энергетическая промышленность Зимний снег Мрачно-серый Черно-белое фото Холодный пилон электричества Облака Сельский квадрат Морозное поле Мрачное поле Для перехода в спячку для вашего редакционного или рекламного веб-сайта, обложки книги, флаера, статьи , Блог WordPress и шаблон от Photocase.