Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Происхождение и изменчивость магн. полей, обусловливающих наблюдаемые Проявления С. а.,— один из фуидам. вопросов физики Солнца. Солнечные магн. поля почтн всегда (исключение составляют вспышки) «вморожены» в проводящую среду — солнечную плазму и движутся вместе с ией. Поэтому практически все измеиення магн. полей в атмосфере н внутри Солнца связаны с движениями среды. Неоднородное вращение н конвекция, особенио прн наличии турбулентных движений, внутри Солнца могут усиливать первоначально слабые поля и поддерживать нх. Такой процесс получил назв. гидромагнитного динамо н в целом неплохо описывает особенности поведения крупномасштабного магн. поля Солнца. В большинстве моделей динамо неоднородное (дифференциальное) вращение Солнца используется для вытягивания крупномасштабного тороидального (перпендикулярного к плоскости, содержащей'ось вращения Солнца) магн. поля нз крунномасштабиого полоидального (лежащего в плоскости, проходящей через ось вращения) магн. поля. Тороидальное поле в свою
очередь генерирует новое полоидальное поле посредством закручивания силовых линий под действием снлы Корнолнса в конвективных потоках. Благодаря такой связк становится возможным поддержание незатухающего магн. поля. Взаимодействие полондального и тороидального компонентов крупномасштабного магн. поля может иметь характер почти периодических нелинейных колебаний, что и является основой для интерпретации цикла С. а. как динамо-процесса.
С. а. оказывает значит, воздействие на процессы, происходящие в межпланетном и околоземном пространствах, в атмосфере н биосфере Землн (см. Солнечно-земные связи).
Лит.: Витинский Ю. И., Солнечная активность, 2 изд., М., 1983; Вайнштейн С. И., Зельдович Я. Б., P у з-майкин А. А., Турбулентное динамо в астрофизике, М., 1980; M о ф ф а т Г. К.. Возбуждение магнитного поля в проводящей среде, пер. с англ.. М., 1980; Паркер Б. H., Космические магнитные поля, пер. с англ., ч. 1—2, М., 1982; Пряст Э. Р., Солнечная магнитогидродинамика, пер. с англ., М., 1985.
Б. В. Сомов.
СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЁЯ (батарея солнечных элементов) — устройство, непосредственно преобразующее энергию солнечного излучения в электрическую. Действие солнечного элемента (СЭ) основано на использовании явления внутр. фотоэффекта. Нанб. применение получили конструкции СЭ с р—п~переходам,и и гетеропереходами, представляющие собой плоскую (базовую) полупроводниковую пластнну с тонким фронтальным слоем полупроводника, имеющего тип проводимости, противоположный типу проводимости базовой области. При облучении в полупроводнике генерируются дополнит. носители заряда, к-рые перемещаются под действием электрич. поля р — «-перехода н создают на внеш. выводах фотоэдс.
Основные параметры солнечных элементов. При отсутствии внеш. нагрузки напряжение на выводах СЭ максимально н наз. напряжением холостого хода Uxx. В замкнутом накоротко фотоэлементе потечёт макс. фототок 1КЯ — ток короткого замыкания. При наличии внеш. нагрузки величины напряжения Ua на нагрузке и тока /н меньше значений Uxx н /кз соответственно. Величина FF = /н^н^кв ^xx наз-фактором заполнения нагрузочной характеристики.
Важнейшим параметром СЭ является его кпд (нли эффективность преобразования
энергии солнечного излучения в электрическую) H — IuU н/Pc, где Pc — мощность солнечного излучения, падающего на поверхность СЭ- Эффективность СЭ определяется тем, что часть солнечного излучения с энергией фотона, меньшей ширины запрещённой зоны Sg полупроводника, проходит через СЭ без поглощения и в фотоэлектрнч. отношении является бесполезной. Чем меньше ширина запрещённой зоны, тем большая доля солнечного света поглощается в нём.
Др. важная причина снижения кпд СЭ — неполное использование энергии поглощённых фотонов. Прн генерации электронно-дырочных пар фотонами с энергией, превышающей ширину запрещённой зоны полупровод-нкка, избыточная энергия излучения теряется прн переходах внутри зоны за счёт соударений носителей с атомами решётки и переходит в тепло. Эти потерн уменьшаются с увеличением Sg.
Осн. причинами дополнит, потерь, уменьшающих практически достижимые значения кпд, являются отражение части светового потока от поверхности СЭ (коэф. отражения для полупроводников, применяемых в СЭ, составляет ок. 30% и 3—5% прн использовании просветляющих покрытий) и рекомбииац. потерн, вызванные тем, что часть возбуждённых фотоносителен не доходят до р — л-перехода, рекомбинирует, а их энергия передаётся решётке полупроводника (см. Рекомбинация носителей заряда). В фотоэлементах с р — п-переходамн существенны потерн за счёт поверхностной рекомбинации, особенно для носителей, генерирован-
ных вблизи облучаемой поверхности KB-частью солнечного света. Омические потерн в СЭ приводят к уменьшению фактора заполнения нагрузочной характеристики.
Эиергетич. характеристики С. б. определяются материалом фотоэлемента, конструктивными особенностями СЭ, кол-вом СЭ в батарее. Распространёнными материалами для СЭ являются Si, GaAs, CdS, CdTe (см. Полупроводниковые материалы). Нанб. высонин кпд получен в СЭ на основе Si (17% прн освещении в земных условиях) и в СЭ на основе GaAs (22%). Конструктивно С. б. обычно выполняют в виде плоской панели и СЭ, защищённых прозрачными покрытиями. Число СЭ в батарее может достигать неск. сотен тысяч, площадь панели — тысяч ма, ток С. б. — сотен А, напряжение — сотен В, генерируемая мощность — неск. десятков н сотен кВт.
