Большая часть территории нашей страны (более 60%) характеризуются среднегодовым поступлением солнечной радиации от 3,5 до 4,5 кВт-ч/м день. То есть, солнечные батареи, к примеру, в Приморском крае будут работать так же эффективно, как и на Северном Кавказе. Почему же солнечные батареи не получили широкого распространения, несмотря на многие преимущества использования солнечной энергии? Главным преимуществом солнечной энергии является то, что запасы ее бесконечны. Пока светит солнце ее можно использовать, а когда солнце погаснет, человечеству она уже не потребуется. Вторым преимуществом считается ее экологическая чистота. Действительно, при преобразовании солнечной энергии в электрическую не происходит загрязнений атмосферы и окружающей среды. Но производство кремния - основного и незаменимого элемента солнечных батарей – одно из самых грязных на планете. При массовом использовании солнечных батарей экологии разом может быть нанесен немалый ущерб. К тому же, использованию солнечной энергии мешает ряд других трудностей. Хотя полное количество этой энергии огромно, она неконтролируемо рассеивается. Чтобы получать большие количества энергии, требуются коллекторные поверхности большой площади. Кроме того, возникает проблема нестабильности энергоснабжения: солнце не всегда светит. Даже в пустынях, где преобладает безоблачная погода, день сменяется ночью. Следовательно, необходимы накопители солнечной энергии. И наконец, многие виды применения солнечной энергии еще как следует не апробированы, и их экономическая рентабельность не доказана. Можно указать три основных направления использования солнечной энергии: для отопления (в том числе горячего водоснабжения) и кондиционирования воздуха, для прямого преобразования в электроэнергию посредством солнечных фотоэлектрических преобразователей и для крупномасштабного производства электроэнергии на основе теплового цикла. Суммарная мировая мощность автономных фотоэлектрических установок достигла 500 МВт. Здесь следует упомянуть проект «Тысяча крыш», реализованный в Германии, где 2250 домов были оборудованы фотоэлектрическими установками. При этом роль резервного источника играет электросеть, из которой возмещается нехватка энергии. В случае же избытка энергии она, в свою очередь, передается в сеть. Любопытно, что при реализации этого проекта до 70% стоимости установок оплачивалось из федерального и земельного бюджетов. В США принята еще более масштабная программа «Миллион солнечных крыш», рассчитанная до 2010 г. Расходы федерального бюджета на ее реализацию составят 6,3 млрд долларов.
Современный СЭ на основе А3В5 представляет собой несколько эпитаксиальных слоев GaInP, GaInAs или AlGaInP на подложке из Ge. Толщина фотоактивной области гетероструктуры составляет около 1 мкм. См. рис.
Использование многокаскадных СЭ на основе GaAs/Ge дало заметное увеличение КПД (42.3% в 2009 г.). Особенно перспективно использование таких СЭ в сочетание с оптическим концентратором солнечного излучения с кратностью до 1000. Подобные солнечные электростанции при оптической концентрации 500, занимая 5% площадей таких штатов как Невада, Аризона, Нью-Мексика, могли бы генерировать мощность 1300 ГВт или 42% всего внутреннего потребления США..
На юге Португалии, в городе Серпа, введена в эксплуатацию одна из крупнейших в мире солнечных электростанций. Станция состоит из 52000 солнечных батарей, находящихся на высоте двух метров от земли, общей мощностью 11 МВт и занимает площадь в 60 гектаров. Она расположена на одном из самых освещаемых солнцем участков Европы, в сельскохозяйственном районе Португалии Алентейо, где выращивают оливки. Станция начнет подавать электричество в 8000 тысяч домов. Руководитель проекта по созданию солнечной энергостанции Кевин Уолш заявил, что у нее ожидается наибольшая производительность солнечной энергии среди аналогичных существующих в мире станций, даже крупнейшей в мире солнечной электростанции Leipziger Land в Германии. Ежечасно новая электростанция сможет вырабатывать свыше 20 гигаватт-часов солнечной энергии[11] Для наземных СЭ на А3В5/Ge исследовательская компания Strategy Analytics предполагает рост 133%/год до 2012 г. и занятие 10% общего PV-рынка с объемом 20.2 млрд долл. Основные используемые материалы: мышьяк, галлий, германий.[10] Читать дальше...