Еще одним вариантом системы, в которой устранены проблемы замерзания, является коллектор Томасона, соединенный с небольшим насосом. Вместо прохождения по замкнутым каналам вода в этом коллекторе свободно стекает вниз по поверхности волнистого металлического листа. Внизу она собирается в желоб и самотеком поступает в бак-аккумулятор. Поскольку система не является герметичной, вода к потребителю также поступает самотеком, если не накачивается в водонапорный бак. Преимущество коллектора с открытым стеканием воды заключается в том, что вода сливается в бак-аккумулятор просто в результате отключения насоса. Вариантом использования этого принципа является коллектор Каваи, разработанный в Японии и состоящий из слоя ткани или волокнистого материала, который помещен между двумя металлическими пластинами. Вода медленно просачивается через коллектор, сливаясь снизу.
Использование: в гелиотехнике в солнечных опреснительных установках непрерывного действия. Сущность изобретения: установка содержит теплоизолирующий кожух с нижней зачерненной панелью и рядом наклонных промежуточных панелей 5 со сборниками конденсата. Панели выполнены с отбортовками в виде противеней и снабжены установленными между смежными панелями дренирующими трубками, причем их верхние обрезы расположены в горизонтальных плоскостях, лежащих выше поверхности панелей и ниже края их отбортовок, а нижние концы лежат ниже указанных плоскостей нижележащих панелей. Патрубок подачи соленой воды, подведенный к поверхности верхней промежуточной панели, и нижние концы трубок выполнены с боковыми выходными отверстиями. Трубки панели подключены к коллектору для отвода избытка рассола. Верхняя панель и промежуточные панели выполнены прозрачными для солнечной радиации, при этом последние выполнены из теплопроводного стекла или из стекла, армированного элементами. Конструкция установки обеспечивает оптимальный уровень заполнения панелей установки соленой водой и слив избытка рассола, исключая засоление панелей и максимальное использование энергии солнечной радиации, что позволяет повысить эффективность и надежность работы установки.
Физический принцип работы фотоэлемента
Преобразование энергии в ФЭП основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.
Неоднородность структуры ФЭП может быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями (создание p-n переходов) или путём соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещённой зоны - энергии отрыва электрона из атома (создание гетеропереходов), 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 явлениями внутреннего 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 фото-пар 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 залегания p-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.;