31
қамтамасыз етеді. Жеке ФЭТ-тің электр қозғаушы күші 0.5 — 0.55 В және ол
оның ауданына тәуелді емес; 1 см
2
ауданға келетін қысқа тұйықталу тогының
шамасы 35 — 40 мА. Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану
жағдайына байланысты, күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр
түскенде ол ең үлкен мәніне (максимумына) жетеді. Қазіргі Күн
батареясының ПӘК 8-10%, олай болса 1 м
2
ауданға (ғарыш аппаратының
Күннен қашықтығы 150 млн. болған кезде) келетін қуат ~130 Вт-қа тең.
Температура жоғарылаған сайын (25
o
С-ден жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің
төмендеуіне байланысты Күн батареясының ПӘК кемиді. Күн батареясының
жиынтық қуаты ондаған тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареясы ғарыш
кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі
электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Күн батареясы сондай-ақ,
тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды (калькулятор, қол
сағаты, т.б.) токпен қоректендіру көзі болып табылады.
Күн батареялары алғаш шыға бастаған кезде олардың күші өте әлсіз еді.
Қазіргі таңда күн батареялары да жаңа технологиямен жасалып, оның
құрылымы да, қызметі де дами түсті. Күн технологиясы – бұл қуатты күннен
алатын құрылғылар. Соңғы шыққан күн батареялары пластмасса табақшаларға
өткізілген төрт бұрышты тоқ өткізгіш спиральдардан тұрады. Мұндай
спиральдарды «наноантенна» деп те атайды. Оның диаметрі адамның бір тал
шашының 1/25 бөлігіндей. Наноантенналар күндіз күннен жерге бөлінген
инфрақызыл қуатты жұтады. Олар тіпті тек күн сәулесін ғана емес, күндіз
күннің сәулесі арқылы қызған жердің жылуы арқылы да қуат алады.
Сондықтан мұндай батареялар түнде де жұмыс істейді. Бүгінде мұндай күн
батареялары мен жалпы нано антенналарды жасауда ғалымдар тынбай
еңбектеніп, нанотехнологияны дамытуға тырысуда. Мамандардың айтуынша,
Орталық Азия елдерінде бір жылда 300-ден астам ашық күнді ауа райы
болады. Сондықтан мұндай батареяларды кең түрде қолданудың тиімділігі
көп. Егер күн батареясын тұрмыста қолданатын болсақ, электр қуатын
қолдану жылына 70 пайызға төмендейді екен. Сондай-ақ бұл құрылғылар
көптеген инновациялық аумақта кең қолданысқа ие болады.
Техникалық құжаттардың зерттеуі арқылы көрсетілгендей шет ел күн
батареяларынан энергияны түрлендіру өте қымбатқа түседі. Осыған
байланысты, электр энергиясының шетелмен салыстырғанда құнының
төмендігіне Қазақстанға шетелдік энергияның түрлендіргіш инверторларды
енгізу тиімсіз, себебі оның өзін өзі ақтау құны ондаған жылға жетеді. Қазіргі
уақытта тізбектей және параллель жалғанған элементтерден тұратын күн
энергиясы батареялары инвертор арқылы айнымалы электр энергиясына
түрленіп сүзгілер арқылы жүктемеге беріледі. Сондықтан инвертор жақсы
энергетикалық көрсеткіштерге (меншікті қуат, ПӘК, қуат коэффиценті т.с.с)
және шығаратын электр энергиясының сапалылығына (кернеу қисығының
синусойдалы түрі, кернеудің және жиіліктің тұрақтылы) ие болуы керек.
32
Фотоэлементтің Күн батареялары сияқты фотондар энергиясын электр
энергиясына айналдыратын электрондық құрал екендігі аян. Сыртқы
фотоэффект құбылысына негізделген ең алғашқы фотоэлемент физика
ілімінде XIX ғасырдың аяғында пайда болды. Оны белгілі орыс ғалымы
Александр
Столетов жасап
шығарған. Өндірістік
масштабтардағы
фотоэлементтердің пайдалы әсер коэффициенті орташа есеппен 16% болса, ең
жақсы үлгілердікі – 25%, ал лабораториялық жағдайларда 43,5%-ға дейін
жетеді. Фотоэлементтің жұмыс істеу принципі металдан (калий, барий) не
жартылай
өткізгіштен
жасалған
электродтың
(фотокатод)
бетіне
электромагнит сәуле түсіргенде фотоэффект құбылысының пайда болуына
негізделген. Фотоэлементтің сыртқы фотоэффект және ішкі фотоэффект
құбылыстарына негізделіп жасалған түрлері бар. Мысалы: сыртқы
фотоэффектіге негізделгені электр вакуумды фотоэлемент болса, ішкі
фотоэффектіге
вентильді,
жартылай
өткізгішті,
жаппалы
қабатты
фотоэлемент түрлері негізделіп жасалған. Соның ішінде жартылай өткізгішті
кремний кристалынан жасалған фотоэлементтер (пайдалы әсер коэффициенті
15%-ға жуық) ғарыштық ұшу аппаратының қоректендіру көзі ретінде
радиациялық құбылыстарды зерттеуде, т.б. жағдайларда да пайдаланылады.
Сондай-ақ бүгінгі кезде фотоэлементтерді әр түрлі көлік түрлеріне –
қайықтарға, электромобильдерге, гибридті автокөліктерге, ұшақтарға,
дирижабльдерге, т.б. орнату мүмкіндігі бар. Италия мен Жапония сияқты
мемлекеттерде фотоэлементтерді темір жол поездарының шатырына
орналастырады. Соның ішінде Solatec LLC компаниясы Toyoto Prius гибридті
автокөлігінің шатырына орналастыруға арналған жұқа қабыршақты
фотоэлементтерді сатумен айналысады. Жұқа қабыршақты фотоэлементтердің
қалыңдығы 0,6 мм ғана болғандықтан, ол автокөліктің аэродинамикасына еш
әсерін тигізбейді. Күн батареялары мен фотоэлементтерден бөлек Күн
энергиясын электр энергиясына айналдыратын адамзат ойлап тапқан
құрылғыларға Күн коллекторлары, Күн электр станциялары, гелиожүйелер,
т.б. жатады.
Жоғарыда
келтірілген
мысалдардан
біз
адамзат
үшін
Күн
энергетикасының ауадай қажет екенін түсінеміз. Күн энергиясын
пайдаланудың өзіндік артықшылықтарымен қатар кемшіліктері де бар. Атап
айтсақ, артықшылықтары: күн энергиясы бәріне бірдей қолжетімді; ол
сарқылмайды; қоршаған ортаға қауіпсіз. Кемшіліктері: ауа райы мен тәуліктің
уақытына тәуелді; күн энергиясын алу үшін қолданылатын құрылғылардың
қымбаттылығы; оны шағылдыратын бетті периодты түрде тазалап отыру
қажет; электр станциясының жанында атмосфера ысып кетеді; энергияны
аккумуляциялау қажет. Соған қарамастан Күн энергетикасына деген
сұраныстар жыл сайын артып келеді. Әр елдің ғалымдары осы қосымша
энергия түріне ерекше мән беріп, оны дамыту жолдарын қарастырумен
айналысуда. Осыған орай Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын
құрылғыларды пайдалану деңгейі жылдан-жылға өсіп келеді. Мысалы: 2005
