Фотоэлемент —электронный прибор, который преобразует энергиюфотонов вэлектрическую энергию. Подразделяются на электровакуумные и полупроводниковые фотоэлементы^[1]. Действие прибора основано нафотоэлектронной эмиссии иливнутреннем фотоэффекте^[2]. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создалАлександр Столетов в конце XIX века.

Наиболее эффективными с энергетической точки зрения устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являютсяполупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой одноступенчатый переход энергии. КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16 %, у лучших образцов до 32,5 %^[3]. В лабораторных условиях уже достигнуты КПД 43,5 %^[4], 44,4 %^[5], 44,7 %^[6].

Отсутствие выпрямительных диодов и эффективныхантенн на частоты электромагнитного излучения, соответствующие свету, пока не позволяет создавать фотоэлектрические преобразователи, использующие свойства кванта как электромагнитной волны, наводящей переменную ЭДС в дипольной антенне, хотя, теоретически, это возможно. От таких устройств можно было бы ожидать не только лучшего КПД, но и меньшей температурной зависимости и деградации со временем.

Преобразование энергии в ФЭП основано нафотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.

Неоднородность структуры ФЭП может быть полученалегированием одного и того же полупроводника различными примесями (созданиеp-n-переходов) или путём соединения различных полупроводников с неодинаковой ширинойзапрещённой зоны — энергии отрыва электрона из атома (созданиегетеропереходов), или же за счёт изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещённой зоны (создание варизонных структур). Возможны также различные комбинации перечисленных способов.

Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств ФЭП , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениямивнутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.

Основные необратимые потери энергии в ФЭП связаны с:

• отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя,
• прохождением части излучения через ФЭП без поглощения в нём,
• рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов,
• рекомбинацией образовавшихся фотопар на поверхностях и в объёме ФЭП,
• внутренним сопротивлением преобразователя,
• и некоторыми другими физическими процессами.

Для уменьшения всех видов потерь энергии в ФЭП разрабатываются и успешно применяется различные мероприятия. К их числу относятся:

• использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;
• направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;
• переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;
• оптимизация конструктивных параметров ФЭП (глубины залеганияp-n-перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);
• применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту ФЭП от космической радиации;
• разработка ФЭП, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;
• создание каскадных ФЭП из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовывать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.;

Также существенного повышения КПД ФЭП удалось добиться за счёт создания преобразователей с двухсторонней чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны), применения люминесцентно-переизлучающих структур,линз Френеля, предварительного разложения солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным ФЭПи т. д.

Насолнечных электростанциях (СЭС) можно использовать разные типы ФЭП, однако не все они удовлетворяют комплексу требований к этим системам:

• высокаянадёжность при длительном (до 25—30 лет)ресурсе работы;
• высокая доступность сырья и возможность организациимассового производства;
• приемлемые с точки зрения сроковокупаемостизатрат на создание системы преобразования;
• минимальные расходы энергии и массы, связанные с управлением системой преобразования и передачи энергии (космос), включая ориентацию и стабилизацию станции в целом;
• удобство техобслуживания.

Некоторые перспективные материалы трудно получить в необходимых для создания СЭС количествах из-за ограниченности природных запасов исходного сырья или сложности его переработки.

Высокая производительность может быть достигнута лишь при организации полностью автоматизированного производства ФЭП, например на основе ленточной технологии, и создании развитой сети специализированных предприятий соответствующего профиля, то есть фактически целой отрасли промышленности. Изготовление фотоэлементов и сборка солнечных батарей на автоматизированных линиях обеспечит многократное снижение себестоимости батареи.

Кроме того, фотоэлементы используются в защитных устройствах, в системах управления производственными процессами, химических анализаторах, системах контроля за сгоранием топлива, за температурой, для контроля качества продукции массового производства, для светотехнических измерений, в указателях уровня, в счётных устройствах, для синхронизации, для автоматического открывания дверей, в реле времени, в записывающих устройствах^[7].

Фотоэлементы используются вПетербургском метрополитене наМосковско-Петроградской иНевско-Василеостровскойлиниях, где находятсястанции закрытого типа, — на фотоэлемент подаётся сигнал сосветильника открытия станционных дверей, находящегося снизу кузова вагона для открытияплатформенных раздвижных дверей^[8][9][10].

• Органические полупроводники
• Солнечная энергетика
• Солнечная батарея
• Solar Impulse (официальное название HB-SIA) — европейский проект по созданию самолёта, работающего исключительно на солнечных батареях.
• Рулонная технология

• Саммер В. Фотоэлементы в промышленности. —М.—Л.: Госэнергоиздат, 1961. — 568 с. —12 000 экз.
• Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. —Л.: Наука, 1989. — 310 с. —ISBN 5-02-024384-1. — [Архивировано 4 марта 2016 года.]
• Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д. Полупроводниковые приборы. — 4 изд.. —М., 1987.
• Берковский А. Г., Гаванин В. А., Зайдель И. Н. Вакуумные фотоэлектронные приборы. — 2 изд.. —М., 1988.
• Marti A., Luque A. Next generation photovoltaics. — B&Ph.: Institute of physics publishing, 2004. — 344 с. —ISBN 0-75-030905-9.

В статье есть списокисточников, ноне хватаетсносок.

Без сносок сложноопределить, из какого источника взято каждое отдельное утверждение. Вы можете улучшить статью, проставивсноски на источники, подтверждающие информацию. Сведения без сносокмогут быть удалены.(27 января 2013)

• Полупроводниковые приборы
• Солнечная энергия
• Источники питания
• Светочувствительные приборы

• Википедия:Cite web (не указан язык)
• Википедия:Статьи без сносок с января 2013 года
• Википедия:Статьи без сносок
• Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN