TECHNISCHES PAPIER #69
 
                     UNDERSTANDING SOLARE ZELLEN
 
                                 Durch
                    Dennis Elwell & Richard Komp
 
                         Technische Rezensenten
                             PAUL DORVEL
                            Robert Ethier
                             JOEL GORDES
                        
                             Published Durch
 
 
                                 VITA
                   1600 Wilson Boulevard, Zimmerflucht 500,
                     Arlington, Virginia 22209 USA
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                       Understanding Solare Zellen
                          ISBN:  0-86619-308-1
              (C) 1990, Freiwillige in Technischer Hilfe,
 
 
 
                      UNDERSTANDING SOLARE ZELLEN                      
             
          Von VITA Volunteers Dennis Elwell und Richard Komp
 
EINFÜHRUNG
 
Solare Zellen, auch gerufen photovoltaisch (PV) Zellen, ist ein Kompaktauto
Quelle von kleinen Mengen von Elektrizität.  , den Sie rauh, verläßlich sind,
Geräte für das Konvertieren von Sonnenlicht direkt in elektrisch
energy. , den Sie keine bewegliche Teile und einen langen arbeitenden life.  System haben,
Aufrechterhaltung-Preise sind niedriger, und Zuverlässigkeit ist viel höher als
für andere Macht sources. , den Sie auf irgendeinem Maßstab benutzt werden können, von
das Antreiben einer Digitaler Armbanduhr zum Starten eines Multi-Megawatt-Generators
für einen öffentlichen utility. , Weil sie normalerweise in modular arrangiert werden,
Tafeln, es ist möglich, mit einem kleinen System zu beginnen und
dehnen Sie es als notwendig aus, ohne die frühen Tafeln veraltet zu machen.
Aber weil nur kleine Mengen von Energie von jedem konvertiert werden,
Zelle, großangelegte elektrische Anforderungen erfordern groß und
kostspielige Reihen von PV cells.  Thus, die Haupt Anwendungen von PV,
Zellen sollten relativ niedrige Forderungen geliefert haben.   Planners der
betrachtet vielleicht, langfristige Wirtschaftswissenschaften sollten auch das betrachten
das Auswählen von PV Macht hilft, eine Verunreinigung-freie Umgebung zu erreichen.
 
Ungefähr 1 Kilowatt (kW) von leuchtenden Energie-Stürzen auf einem quadratischen Meter
(sq m) von den Tropen der Erde bei Mittag.  , Wenn eine solare Tafel hat, ein
Tüchtigkeit von 10%, dann wird jeder quadratische Meter Zell Reihe
erzeugen Sie einen Höhepunkt von 100 W elektrischer Macht.   EIN typisch 10-W
täfeln Sie, fähig vom Behalten einer kraftfahrtechnischer Batterie, die beauftragt wird, Maßnahmen
31 cm durch 35 cm einschließlich des Rahmens.
 
Die Idee vom Erobern von solarer Energie auf diese Art ist nicht new.  Das
kupfernes Oxid, in dem solare Zelle von Antoine Becquerel entdeckt wurde,
1839 und das amorph-selenium Zelle kam in Verwendung für fotografisch
leichte Meter in den 1890s.  In den 1930s, selenium-Zellen
wurde für Macht auf einem kleinen Maßstab in entfernten Lagen in benutzt das
Vereinigter States.  Serious Entwicklung photovoltaischer Technologie
fing an, aber, als Silizium-Zellen entwickelt wurden und in benutzt wurden, das
AMERIKANISCHER Raum program.  Das erste Silizium, in dem solare Zellen benutzt wurden,
die AMERIKANISCHE Satellit-Vorhut ich in 1958.  , für den Ihr Preis US$600 war,
jedes Watt vom Erzeugen von Kapazität.   Es hat jetzt (1989) fiel zu
weniger als $6/W für größere Systeme.
 
Solare Zellen sind Geräte, die leuchtende Energie aufnehmen und konvertieren,
von der Sonne direkt in elektrische Energie.  , von dem Sie gemacht werden,
Materialien genannt Halbleiter, die kristallene festen Körper sind,
mit einer elektrischen Leitfähigkeit zwischen jenen von Metallen und
Isolatoren.
 
Eine dünne Waffel oder ein Laken des Halbleiters wird behandelt (dopte " ")
mit Chemikalien eine negative Gebühr zu produzieren (freie Elektronen) auf
man Seite und eine bestimmte Gebühr (freie Protonen) auf das ander.
(Praktisch alle kommerziellen solaren Zellen werden gemacht damit die Front
oder Spitze-Oberfläche ist negativ.)   Der Punkt bei dem das bestimmt und
negative Seiten treffen sich, ist ein elektronisches Hindernis, das als ein p-n gewußt wird,
Kreuzung.
 
Die Zellen konvertieren Sonnenlicht in Elektrizität in drei Major-Prozessen:
 
1.  Das Halbleiter-Material nimmt das Sonnenlicht auf.
 
2.  Freie bestimmte und negative Gebühren werden erzeugt und werden getrennt
    in die anderen Gebiete vom cell.  Die Trennung
    schafft eine Spannung in der Zelle.
 
3.  Die separaten Gebühren werden als elektrische Strömung übergeben
    durch elektrische Terminals zur beabsichtigten Anwendung.
 
Die Prozesse funktionieren diesen Weg:   Die Energie des ankommenden Sonnenlichtes
Ursachen-Elektronen das Hindernis zu überqueren und zu bleiben fingen auf das
Front, oder Verneinung, side. , Wenn Kontakte zur Front aufgenommen werden, und
zurück Seiten der solaren Zelle, ein aktuelle Strömungen durch Drähte und
Geräte, die diese Kontakte verbinden.  , zu dem Die Strömung verhältnismäßig ist,
die Intensität vom Sonnenlicht, das auf der Zelle fällt.   Der Rücken,
oder bestimmter, elektrischer Kontakt kann eine ununterbrochene Schicht von sein
Metall, aber der Front-Kontakt wird in der Form dünner Finger aufgenommen,
um zu erlauben so viel Sonnenlicht wie möglich, die Rücken-Schichten zu erreichen.
Die Zelle wird normalerweise von einem Anti-Gedanke-Überzug gedeckt und ein
schützende Decke, das Reinigen zu erlauben.   EINE ausführlichere Erklärung
von, wie photovoltaische Zellen-Arbeit in Hinweisen 8 und 9 gegeben wird.
Die Struktur einer solaren Zelle wird in Zahl 1 gezeigt.

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Bis vor kurzem wurden die meisten solaren Zellen von einzelnem Kristall gemacht
Silizium wafers.  Crystals, normalerweise 10 cm in Durchmesser, wird gezogen
von ultra-reinem geschmolzenem Silizium, dann schnitt durch und polished.  Dieses
Prozeß ist von sowohl kostspielig, als auch verschwenderisch dieses teuer, ultra-rein
material.  Die p-n-Kreuzung wird gemacht, indem man Phosphor zerstreut, (welcher
produziert n-Typ-Material) in die Front-Oberfläche einer Waffel der
ist " mit boron gedopt worden, darum zu p-type.  Newer Techniken zu machen
benutzen Sie technisch-Grad-Silizium-Besetzung in Block, die in Waffeln gesägt werden,
und stellte in Zellen her, die die gleichen Prozesse benutzen, als gebraucht in
einzelner Kristall material.  Dieser Prozeß ist weit weniger teuer und
Verwendungen beachtlich weniger Energie, die fertige Zelle zu produzieren; über
Hälfte der heute großen Bauelemente wird in diesem manner.  Noch ein gemacht
nähern Sie sich, noch in der Pilot Pflanze-Phase, bringt das Ziehen mit sich
ein Silizium dünnes Band, das das Reißen eines Loches in Scheiben nicht braucht.
Viele andere neue Ideen werden mit dem allgemeinen Ziel von erforscht
das Produzieren einer tüchtiger, langlebiger solarer Zelle bei niedrigerem Preis.
 
Photovoltaische Zellen werden auch von dünnen Filmen von hergestellt
amorphes Silizium, ein glasartiges Material ohne regulären Kristall,
structure. , Während dieses Material außerordentlich geeignet für bewiesen hat,
klein, niedrig-Strom-Verwendungen, wie solare Tasche-Rechner, amorph
Silizium-Zellen können noch nicht für Macht-Generation-Tafeln benutzt werden
weil sie nach einer Periode von Aussetzung zu weniger tüchtig werden,
sunlight.  außerdem ist ihre langfristige Stabilität zweifelhaft.
Solare Zellen sollten ein nützliches Leben von wenigstens 10 Jahren haben.
 
Solare Zellen, die auch Kombinationen von ander benutzt haben, sind produziert worden
Verbindungen, die p-n-Kreuzung zu bilden.  , den Diese gerufen werden,
heterojunction solarer cells.  Copper sulfide/cadmium-sulfide-Zellen
ist preisgünstig, aber ihre Ausgabe tendiert auch, auch zu erniedrigen
rapidly.  Such alternative Materialien als kupferner indium-selenide
bieten Sie das Versprechen an der ein sogenannter dünn-Film heterojunction solar
Zelle können developed.  solar Sehr tüchtig, aber sehr teuer sein
Zellen können von gallium-arsenide gemacht werden.  , als der Sie vielleicht verkauft werden,
die aktiven Bestandteile von Geräten, die die solare Strahlung konzentrieren,
um die Größe und die Anzahl von Zellen zu reduzieren, die gebraucht werden.
 
Die Ausgabe-Merkmale einer typischen photovoltaischen Zelle sind
zeichnete in Zahl 2.  Die höchste Spannung, durch die produziert werden kann,

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eine Zelle wird die öffnen-Schaltkreis-Spannung gerufen; dies ist ungefähr 0.55
Volt (V) für silicon.  Als mehr Strömung wird von der Zelle durch gezeichnet
die Last, die Spannung fällt.   Die maximale Strömung, die sein kann,
gezeichnet von einer solaren Zelle, das schließen Sie Strömung kurz, ist ungefähr 300
Ampere pro quadratischer Meter in starker Sonne.   Für Maximum-Macht, ein
Silizium-Zelle sollte gegen 0.45 V operiert werden (in voller Sonne) und
90% von das schließen Sie Strömung kurz.   Als die Intensität von solar
Strahlung fällt, die öffnen-Schaltkreis-Spannung fällt langsam, aber das
aktuelle Stürze ungefähr in Verhältnis zur Intensität.   Über ein
täglicher Zyklus, die maximale Macht-Ausgabe wird erlangt, wenn die Sonne ist,
bei seinem höchsten und fällt natürlich, um auf Null zwischen Dämmerung zu setzen und
dawn.  Solar, den Ausgabe an wolkigen Tagen reduziert wird, aber weitschweifiges Sonnenlicht
können Sie einen nützlichen Bruch voller Ausgabe noch produzieren.   Interestingly,
eine solare Zelle oder ein Bauelement kann kurzgeschließt werden oder linke offen
circuited unbegrenzt, ohne beschädigt zu werden.
 
Die Tüchtigkeit einer solaren Zelle wird als das Verhältnis von definiert das
elektrische Macht-Ausgabe zur solaren Macht-Eingabe.   Das typisch
Tüchtigkeit eines PV Bauelementes ist ungefähr 10%.  , den Dies bedeutet, daß wenn 750
W von Sonnenlicht fällt auf einem quadratischen Meter solarer Reihe (typisch
Sonnenlicht-Intensität in den meisten nondesert-Gebieten), die solare Reihe
würden Sie produzieren, 75 W/sq m  Solar-Zelle Tüchtigkeit tendiert, als zu fallen
die Zell Temperatur rises. , den Diese Wirkung in heiß ernst sein kann,
Klimas, wo die Zelle vielleicht um 50 operiert, [Grade] C oder noch höher.
Die Zelle auf einer Energie-aufnehmenden Unterstützung besteigend (Hitze-Spülbecken) Wille
tendieren Sie, die Temperatur niederzuhalten.
 
Kommerzielle solare Reihen oder Bauelemente sind ungefähr 35 durch 150 cm und
wird mit laminierten gelaunten Glas Fronten gemacht und wird Aluminium ausgestoßen
sides.  Sie können Temperaturen von bis zu 70 ertragen [Grade] C, aber das
Plastik, die Material zwischen den Zellen und der Glas Decke laminiert,
werden Sie gelb mit Zeit färben wenn ungeschützt zu höherem temperatures.  Für
höhere Temperatur-Verwendung, Silizium, das Verbindungen einbettet, kann benutzt werden.
 
SOLAR-ZELLE-SYSTEME
 
Weil photovoltaische Zellen ihre höchste Ausgabe geben, wenn spitz
direkt bei der Sonne kann elektrische Aufführung durch optimiert werden
sie auf einen beweglichen Berg setzend, zu dem immer gezeigt wird, das
sun.  Prototype, die Systeme absuchen, sind relativ teuer und das
Motor und Sensor-Systeme sind wahrscheinlicher zu scheitern als ist das
solar-Zelle array.  Moreover, die absuchenden Motoren konsumieren Elektrizität.
Ein verfügbarer Scanner benutzt als Sensoren-Zwiebeln, die mit gefüllt werden,
Freon, ein Gas betrachtete jetzt umweltsmäßig gefährlich.   Unter
Geschenk-Zustände, wir empfehlen einen einfachen, statischen support.  Manufacturers
versorgen Sie das Besteigen mit Rat auf dem besten Winkel ein solar
bekleiden Sie in einer gewählten Lage, aber eine gute Richtlinie das ganze Jahr über ist zu
zeigen Sie die Reihe direkt zum Äquator und neigt es bei ein
Winkel-Gleichgestellter zu Ihrer Breite.   zum Beispiel, wenn Sie bei gefunden werden,
10 [Grade] Süden-Breite, heben Sie den Süden-Rand der Tafel bis das
Tafel wird 10 geneigt [Grade] von waagerecht.
 
Hybride Systeme, die heißes Wasser zusätzlich zu Elektrizität bereitstellen,
ist auch erforscht worden.  , Obwohl sie gut arbeiten,
für entfernte Familiensitze in nördlichen Klimas scheinen sie nicht
klingen Sie wirtschaftlich in tropischen Ländern wo das Bedürfnis für heiß
Wasser ist, weniger urgent.  Exceptions sind entfernte Kliniken, Krankenhäuser,
oder andere Bedienungen, die eine zuverlässige Versorgung heißen Wassers brauchen.
Sogar kann niedriger Temperatur-Dampf durch gemacht werden ein entwarf richtig
hybrider array.  SunWatt Corporation und Alpha, die Solarco entwickelt haben,
packaged hybride Bauelemente.
 
Solare Zellen werden normalerweise in Tafeln verkauft, die in Größe variieren, aber sind,
von üblichem voltage.  Connecting fügen individuelle Zellen der Reihe nach hinzu
die Spannungen der individuellen Zellen, während das Verbinden von Zellen in,
Parallele fügt ihre stromführende Kapazität hinzu.   Sechzehn Volt sind
eine populäre Auswahl für eine solare Tafel, weil diese Ausgabe-Spannung
muß eine 12-V Lagerung-Batterie aufladen.
 
Das Lagern und das Konvertieren der Energie
 
In einigen Anwendungen, wie die Verwendung photovoltaischer Zellen für
das Pumpen von Wasser für Bewässerung, die Änderung in Ausgabe der Zellen,
durch Tag und Nacht ist akzeptabel, weil die Macht erfordert wird,
nur einige Stunden in jeder 24-h Periode.   Für viele Anwendungen,
aber die solar-Zelle-Reihe sollte zusammen mit benutzt werden ein
Batterie-Lagerung-System, Während dessen ununterbrochenen power.  bereitstellen kann,
Höhepunkt-Sonnenlicht-Stunden, die Batterien werden durch aufgeladen das solar
Zellen der Produkt mehr Macht als wird von der Last erfordert.
Während der Nacht löschen die Batterien, um Beleuchtung zu operieren und
anderer loads.  Use einer Diode ist notwendig, die Batterien zu verhindern
von beiläufiger umgekehrter Strömung in die solaren Zellen bei Nacht, und ein
das Spannung-regulieren von Schaltung wird normal auf größeren Systemen bereitgestellt
um die Batterien abzuhalten von werdend zuviel von der PV Reihe berechnet.
Einige Spannung-Regler werden auch die Last trennen, um zu verhindern
beschädigen Sie, wenn die Batterie-Gebühr zu niedrig wird.
 
Blei-Säure-Batterien entwickelten sich besonders für photovoltaisch-Anlage
Anwendungen werden generell benutzt, aber irgendeine tief-Zyklus-Blei-Säure
Batterie dient vielleicht wenn notwendig.   Auto Batterien sind nicht
sehr befriedigend für diese Anwendung weil tägliche Gebühr und
Begleichung-Zyklen kürzen ihr nützliches Leben sehr.   Für einige
Zwecke, besonders in entfernten Lagen, das teuerer
Nickel-Kadmium-Batterien werden vorgezogen, weil sie weniger erfordern,
Aufrechterhaltung.
 
Eine solar-Zelle-Reihe mit Batterie stellt Gleichstrom bereit (d.c.),
welcher hat viel uses.  EIN photovoltaisches System für d.c. nur wird gezeigt
in Zahl 3.  Für eine einfache Anordnung von einigen Lichtern und einem Radio

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oder FERNSEHER Satz, dies ist das vorgezogene System.   Incandescent Lichter für
12 V D.C. ist verfügbar, und ist fast zweimal so tüchtig wie
ihre 220-V oder 110-V Gegenstücke.   Small 12-V Fernseher ist genau
tüchtig auch, und ein kleines, tragbares Radio zeichnet sehr wenig
power.  However, fluoreszierende Lichter, Kühlschränke, und so weiter, entwarf
um auf d.c zu operieren. können Sie sehr sein teuerer als ihr
Gegenstücke, die vom 220-V oder 110-V abwechseln-Strom operieren,
(a.c.) Netzstrom in Normale industriell und Haushalt-Verwendung.   Es
seien Sie vielleicht deshalb wünschenswert, einen inverter einzuschließen, der konvertiert,
der d.c. liefern Sie zu den 50 Hz oder 60 Hz a.c. brauchte durch diese Vorrichtungen.
Irgendein Verlust von Macht-Ergebnissen von der Verwendung des inverter
(wenigstens 10%), aber dies wird vielleicht gerechtfertigt, wenn es zu groß führt,
Spareinlagen im Preis der Vorrichtungen.   Alternatively, der inverter,
kann für nur den a.c benutzt werden. Vorrichtungen, während die Ruhe
von der Last wird direkt von d.c operiert.
 
Basic Preise
 
Photovoltaische Reihen können jetzt für ungefähr $6 bis $10 pro gekauft werden
Höhepunkt watt.  Dieser Preis ist langsam, aber ständig umgefallen das
letzte wenige Jahre, und wird erwartet, fortzusetzen, zu fallen.   Adding
Batterie-Lagerung (und Regler, wenn gebraucht hat) fügt 50% hinzu oder mehr zu
dieser cost. , den Der totale Preis zu hoch ist, um mit dem Einheimischen zu konkurrieren,
Nutzen schätzt in den meisten Stellen ein, aber ist weit billiger als die Installation
und das Operieren von Preis von einem Benzin oder einem Dieselöl-Generator.   Als ein
Richtlinie, wenn eine Macht-Linie länger als ein km muß ansonsten sein
gebaut, ist PV oder PV plus des Wind-erzeugen von Systemen ein billigerer Weg zu
bringen Sie kleine dazu, Mengen von Elektrizität zu mäßigen.
 
Es hat geglaubt, daß photovoltaics beginnen werden, überall benutzt zu werden,
wenn der Preis zu ungefähr $2 pro Höhepunkt-Watt in 1989 Preisen fällt.
Bei diesem Niveau, und anmaßend dieses ganze System kostet, fallen Sie bei ein
ähnliche Rate, solare Elektrizität wird mit wettbewerbsfähig sein, zentralisierte,
Fossil-Brennstoff, der Systeme erzeugt, und wird auf benutzt werden ein groß
schuppen Sie beide durch Nutzen-Firmen und Individuen, die besitzen,
Dach arrays.  Even jetzt sind solare Zellen wahrscheinlich billiger als
Diesel Generatoren für die meisten ländlichen Anwendungen.   Und wenn Preise
fallen Sie wie vorhergesagt, solare Zellen könnten die ökonomischsten sein
Elektrizität-Quelle für alle Anwendungen in entfernten Lagen von
tropische Länder, besonders wenn mit Wind-Generatoren kombiniert hat
(W.J. Bifano 1982).
 
DAS ENTSPRECHEN VON ENERGIE-BEDÜRFNISSEN MIT SOLAREN ZELLEN
 
Im nächsten Jahrzehnt, Anwendungen solarer Zellen im Entwickeln
Länder werden wahrscheinlich hauptsächlich in ländlichen Dörfern sein.   Many Dörfer
lassen Sie keine Macht-Linie von einem zentralen Gitter-System füttern;
der Preis vom Ausstrecken eines Macht-Gitters allen Dörfern zu dienen wäre
verbietend in großen Ländern.   However, Pilot solare Pläne sind
jetzt im Gange in den meisten Entwicklungsländern (W.A. Brainard
1982) .  See Tisch 1 für typische Dorf-Macht-Anforderungen für ein
Anzahl von Aktivitäten, die von solaren Zellen angetrieben werden können.
 
Solare angetrieben Wasser-Pumpse werden zunehmend für Bewässerung benutzt
und Gemeinde-Wasser-Vorräte.   Der hervorragende Vorteil von ein
gepumptes System ist die Leichtigkeit, mit der die Wasser-Versorgung behalten werden kann,
frei von contamination.  Vom Standpunkt von Gemeinde-Gesundheit,
eine Pumpe kann die wichtigste Anlage ein Dorf-Marken sein.
 
Als ein Beispiel, Arco Solar Inc., beschrieb ein tragbar photovoltaisch
Wasser-Versorgung für das Dorf von Boera, Papua-Neuguinea (Arco
Solare AG 1982) .  The, den Dorf eine Bevölkerung von ungefähr 1,000 hat,
und das System, das installiert wird, produziert 440 Höhepunkt-Watt, ohne Batterie,
storage.  Dieses System liefert ungefähr 5,500 Liter pro Stunde (L/h) in
volles Sonnenlicht und ungefähr 3,300 L/h unter bewölkten Zuständen.
Lagerung wird von vier Tanks jedes von 5,500 L Kapazität bereitgestellt der
wird normal von Mittag gefüllt.   Die Pumpe wird dann weg durch gewechselt ein
floaten Sie valve. , Die Dorfbewohner zahlen ungefähr $0.01 pro Eimer von water.  EIN
Teil der Fonds wird von der Gemeinde benutzt, um beizubehalten das
System.
 
         TISCH I:  TYPISCHE DORF-MACHT-ANFORDERUNGEN
 
Assumptions:  500 Leute, 100 homes.  Sunlight gleichwertig von 5
              Stunden Mittags sun.  Quelle:   REF. 3.
 
ANWENDUNG, DIE                                       ENERGIE ERFORDERTE,
                                                      KWH/DAY
 
Wasser, das pumpt, (50 L/person-Tag)                           4.7
Beleuchtend-Innen (2 lights/home)                        16.0
Beleuchtend-draußen (5 lights/village)                     2.4
Fernsehen (20 sets/village)                              1.6
Kühlschränke (10/village)                               10.0
Masern Sie Schleifer (1 kg grain/person-Tag)                     6.0
Kommunikationen (1 Doppel Radio-set/village)              0.4
 
Totaler kWh/day                                            41.1
Totales kW Höhepunkt erforderte                                   10.7
 
Bewässern Sie für das Trinken und Bewässerung
 
Bewässerung für Landwirtschaft ist wahrscheinlich der größte Verbraucher von
Energie in ländlichen Gebieten von Entwicklungsländern.   Animal Macht und
Dieselöl-betankt Pumpse sind die Haupt konkurrierend technologies.  Das
Quantität von Wasser, die für Bewässerung erfordert wird, schwankt vielleicht von 5,000 zu
13,000 kubische Meter pro Hektar (cu-m/ha) im Verlauf der wachsenden Periode,
oder 40 bis 110 cu-m/ha jeder Tag.   Die erforderliche pumpende Kapazität
ist deshalb ungefähr 4 bis 10 L/second für jedes Hektar, ein typisch
Bauernhof, der 1 bis 3 ist, ha (W.A. Brainard 1982).
 
Als im Fall von trinken-Wasser-Versorgung, die Menge von Macht
erfordert, hängt von der Tiefe ab, von der das Wasser sein muß,
pumped.  Usually dies ist weniger als 10 m, deshalb ist die Anforderung
für einige hundert W/ha.  If ist Bewässerung, ökonomisch zu sein, das
Preis vom Erhalten des Wassers muß weniger als der Wert von sein das
nehmen Sie in Ernte-Produktion zu.   Wright schätzte, daß diese Bewässerung ist,
nicht lohnend, außer wenn das Wasser kostet, weniger als über $0.05/cu m
(W.A. Brainard 1982) .  He schlug diese photovoltaischen Systeme vor
waren zwei bis vier Male teuerer als ihr wirtschaftlicher Ertrag
für irrigation.  Der kostendeckende Punkt in günstigen Fällen (Wasser
Tiefe weniger als 5 m) wahrscheinlich schon ist erreicht worden und das
Anzahl photovoltaisch-angetriebener Bewässerung-Systeme ist zu wahrscheinlich
dehnen Sie sich in der nahe Zukunft aus.
 
Bewässerung ist nicht nur für Essen-Ernten wichtig, sondern auch ins
frühe Phasen von Wiederaufforstung.   Solar Macht trägt vielleicht zu bei das
Verkehrung von Entwaldung, die in solchen Ländern drastisch gewesen ist,
als India.  Another indirekter wirtschaftlicher Nutzen von Bewässerung
ist, daß es vielleicht stehenbleibt, oder kehrt sogar um, die Bevölkerung-Änderung von
die ländlichen Dörfer zu den Städten durch das Verbessern der Qualität von
Dorf life.  Und, einem letzten Rückblick zufolge muß Bewässerung
vergrößern Sie sich um 250% im Verlauf der nächsten 25 Jahre, um zu unterstützen ein
das Wachsen von Welt-Bevölkerung (J.L. Crutcher 1982).   Thus, die nahmen,
Essen-Anforderungen von Welt-Bevölkerung-Wuchs führen zu ein
Voraussagung von zugenommener Verwendung solarer Zellen.
 
 
Entsalzung
 
Photovoltaisch-angetriebene Entsalzung-Einheiten, frisches Wasser zu produzieren
von Meer-Wasser ist in Saudi-Arabien und Katar installiert worden
(J.L. Crutcher 1982) .  They benutzen umgekehrte Osmose in dem das
aufgelöstes Salz wird durch eine Membrane gefahren.   Jeder Liter vom Trinken
Wasser erfordert 8 bis 20 Wh von Elektrizität, die vergleicht,
günstig mit 2.4 KWh für einen solaren Destillierapparat und 200 KWh für einen Blitz
Verdampfung unit.  Die Einheit bei Jeddah ist in Bedienung inzwischen gewesen
Januar 1981 und liefert 2,000 L pro Tag von einem 8 kW (Höhepunkt)
Reihe und d.c .-trieb Pumpen an.  , den Das System keine Spannung benutzt,
Regler; dies hebt Tüchtigkeit, aber Bleie zu schwankendem waterflow
Raten und pressures.  Die Jeddah Einheit produziert Wasser mit ein
Salzigkeit von weniger als 200 Teilen pro Million (= 200 mg/L) .  Ins
Katar Einheit, die Salzigkeit ist unter 500 mg/L:   diese Entspannung in
Standards erlauben 6,000 L/day, von einem 11.2 kW erreicht zu werden
(Höhepunkt) array.  Desalination ist, im allgemeinen, wirtschaftlich durchführbar
nur in relativ wohlhabenden Gemeinden, die ein strenges Wasser haben,
Mangel.
 
SunWatt Corporation hat einen kleinen PV/hybrid desalinator demonstriert,
basierte auf Verdampfung, und Kondensation kreist, das produziert
frisches Wasser und Elektrizität zur gleichen Zeit.   However,
Produktion so eine Maschine auf einem kommerziellen Maßstab erfordert mehr
Forschung.
 
Kühlung
 
PV-angetriebene Kühlschränke für medizinische Vorräte, ist geworden ein
regulärer Bestandteil Pilot Dorf-Pläne.   Kühlschränke der
operieren Sie auf d.c. ist verfügbar, und es ist auch möglich zu kaufen ein
Kühlschrank mit seinem eigenen unabhängigen photovoltaischen panel.  Das
Zuverlässigkeit von solar-Zelle-Systemen ist äußerst wichtig wenn
lagernde Impfstoffe und andere medizinische Vorräte, die sich verschlechtern würden,
schnell wenn cool.  nicht behalten hat, den EIN typischer Kühlschrank erfordert,
ungefähr 300 Höhepunkt-Watt und konsumiert ungefähr 1 kWh/day.   Experience
mit 20 Kühlschrank-Systemen in anderen Ländern hat gezeigt
, daß die Einheiten jetzt verfügbar erfordern Sie sehr kleine Aufrechterhaltung
außer von der Macht liefern Sie sich (G.F. Hein 1982).
 
Mehl Mahlen
 
Die Aufführung einer solar-angetriebenen Korn-Mühle bei Tangaye in
Burkina Faso ist gut beurkundt worden.  , den Die Mühle Bedienung anfing,
in März 1979.  wurde Die 1.8 kW solare Reihe benutzt, um Korn für zu mahlen
600 Familien, das Erleichtern der Dorf-Frauen von ein täglich ein-zu
zweistündiger task. , den Die frühen Bauelemente nicht sehr zuverlässig waren, aber durch
1982 das originale System funktionierte 98% der Zeit gut (D. Elwell
1981) .  No Probleme von Aufrechterhaltung oder Bedienung waren reported.  Das
System wurde in Mai in Größe 1981 bis 3.6 kW vergrößert, und ein verbesserte
Hammer-Mühle war installed.  Durch 1982, die Mühle schliff
1.2 Tonnen Mehl pro Woche und das mitarbeitend das startet die Mühle
demonstrierte einen kleinen operierenden Gewinn.
 
Beleuchtend und Kommunikationen
 
Glühend oder die tüchtigere fluoreszierende Beleuchtung-Dose
verbessern Sie gemeinschaftliches Dorf-Leben sehr durch das Bereitstellen, nahm zu
Gelegenheiten für Versammlungen und gesellschaftliche Ereignisse an den Abenden.
Batterie-Lagerung ist wesentlich, wenn Beleuchtung in einem Plan eingeschlossen wird.
Der Preis von den Lichtern und der größeren Tüchtigkeit von d.c. sollten Sie
würde mit billigeren Ballast für a.c verglichen. fluoreszierende Lichter
vor dem Entscheiden ob einen inverter zu kaufen; die inverter sind vielleicht
der Bestandteil mit dem größten Preis und niedrigster Zuverlässigkeit.
 
Weil sie kleine Macht, Fernsehen, verhältnismäßig erfordern,
Sätze können von solaren Zellen operiert werden.   Der Wert von FERNSEHER in ländlich
Ausbildung wird gut in vielen Lagen beurkundt und wird in 1976 begonnen
mit Cote d'Ivoire und Indien.
 
Ein Notfall-Radio-Satz ist ein nützlicher Zusatz zu einem Dorf und hat
geworden in den Entwicklung-Plänen von irgendeinem countries.  eingeschlossen Das
Mexikanische Regierung hat installiert ein solar-trieb an, ländliches Telefon
stellen Sie auf, und solar-trieb an, Telefone sind auch in benutzt worden
Saudiaraber Arabia.  Solar Macht wurde für ein Mikrowelle-Kommunikationen vorgezogen
fügen Sie in Papua Neue Guinea.  Telekommunikationen Terminals zusammen
und das Daten-verarbeiten von Mikrocomputern kann auch durch solar operiert werden
cells.  VITA hat solar-angetriebene Paket-Radio-Systeme installiert
wo die Computer mit einander über Radio kommunizieren, in
entfernte Gebiete von Sudan und den Philippinen.  , den Dieses Papier bereit war,
in Teil, in einer entfernten AMERIKANISCHEN Lage auf einem solar-angetriebenen Wort,
Prozessor, der durch ein 2-kW inverter operiert.   Diese Beispiele
illustrieren Sie die Vielfalt von Wegen, in denen solare Zellen benutzt werden können,
Kommunikationen in entfernten Lagen.   Als in anderen Anwendungen, das
Zuverlässigkeit solarer Zellen ist ihr Haupt Vorteil.
 
Örtliche Industrien
 
Können Sie, PV Reihen assistieren der Entwicklung kleinen industries?  Eine
letzter Rückblick deckte kleine, ländliche Hersteller ausdrücklich, in
Mexiko und die Philippinen, das Beschäftigen von weniger als 50 Leute und
die Produzieren von einfachen Verbraucher-Produkten.   Most Industrien wurden gefunden
um zu groß eine Anlage in photovoltaics zu erfordern, wirtschaftlich zu sein
durchführbar bei present.  However machen durchführbare Möglichkeiten
existieren Sie in einigen Industrien, die kleine Macht-Werkzeuge benutzen.
 
Unter kleinen Industrien ist eine interessante Möglichkeit der Einheimische
Herstellung von photovoltaischen Bauelementen selbst.   Small-scale,
arbeitsintensive Pflanzen können Bauelemente von gekauften Zellen machen.
Sie können die Zellen, von industriellem Grad-Silizium, sogar machen
die Benutzen von vor kurzem entwickelten Fabrikation-Techniken.   EIN VITA Freiwilliger
vor kurzem half, die erste Fabrik in Afrika aufzustellen, um PV zu produzieren
panels.  Using kaufte Zellen, die marokkanische Pflanze dreht aus 100
Tafeln pro week.  In Pflanzen wie dieses, die Wirtschaftswissenschaft vom Benutzen ein
wenige extra Arbeiter, die ein großes Kapital Anlage in ersetzten, automatisierten
Ausrüstung ist sehr günstig.   EINE ausführliche Analyse von ein
500-kW PV pflanzen werdend jetzt für Indien geplant ein, zeigte wie 11 Zugabe
Produktion-Arbeiter können ungefähr $800,000 von Kapital Anlage verschieben.
Kleine solar-Zell Bauelemente, Batterien für tragbar aufzuladen
Lichter, Radios, und andere kleine elektrische Vorrichtungen können gemacht werden
in noch einfacheren Geschäften; es kann auf einem Dorf-Niveau gemacht werden.
 
Drei relativ kleinangelegte Pflanze modelliert bei anderen Niveaus von
Produktion wird hinunter vorgeschlagen.   Cost Gegenstücke sind für Abbildung
und sollte nicht für das Planen benutzt werden.
 
o EIN kleines Geschäft, das 5-W bis 10-W solare Batterie-Ladegeräte produziert.
 
    Solar Zellen, Plastik für Fälle, und so weiter, wird gekauft.
 
    Output:   2,000 Ladegeräte pro Jahr, 8 pro arbeitender Tag.
 
    Personnel:   1 bis 2 Personen.
 
    Kapital:   $25,000 startup, $32,000 pro Jahr materieller Preis.
 
o Labor-intensive Fabrik, die 40-W macht, laminierte PV Bauelemente.
 
    Solar, den Zellen, Glas, und andere Vorräte gekauft werden.
 
    Output:   1/2 Megawatt (MW) in Bauelementen pro Jahr (12,500
    Bauelemente, 50 pro Tag).
 
    Personnel:   18 Produktion-Arbeiter.
 
    Kapital:   $250,000 startup, $2,000,000 pro Jahr-Materialien,
    kostete.
 
o Plant, der solare Zellen von industriellem Grad-Silizium macht.
 
    Using billigeres Grad-Silizium, die Pflanze wirft polysilicon
    formt, schneidet sie in quadratische Waffeln, dopt sie, fügt Metall hinzu
    wendet sich, und so weiter
 
    Output:   1 MW pro Jahr (1,000,000 Waffeln, 4000 pro Tag).
 
    Personnel:   20 Arbeiter (6 sehr geschickt).
 
    Kapital:   $2,500,000 startup, $3,000,000 pro Jahr Operieren.
 
EINIGE KRITISCHE VERGLEICHE
 
Bei Gegenwart können photovoltaics nicht mit konkurrieren, erzeugte zentral
Elektrizität außer, wenn Macht-Linien übermäßig lang installiert werden müssen,
distances. , den Sie deshalb höchst wahrscheinlich sind, in ländlich angewandt zu werden,
Lagen, besonders in Dörfern.   Ihre Biegsamkeit im Gebrauch, in
große oder kleine Reihen, ist ein bedeutender Vorteil, weil ein System sein kann,
schneiderte vorsichtig zur bestimmten Anwendung und dehnte als aus
needed.  Im Vergleichen der Rentabilität von solar und Diesel
Systeme, besondere oder örtliche wirtschaftliche Faktoren sind vielleicht entscheidend,
sogar, wenn Aufrechterhaltung kostet, und Zuverlässigkeit wird berücksichtigt.
Mißerfolg-Probleme mit den frühesten Bauelementen scheinen, zu haben
geworden gelöst; so ist Wind-Macht der einzige ernste Mitbewerber von
PV Geräte als eine erneuerbare Quelle von Elektrizität.   Eine Alternative
das sollte auch ernsthaft betrachtet werden, ist solare thermale Macht.
Heißes Wasser oder Gas kann benutzt werden, um einen Stirling Motor zu fahren, für
Beispiel in Bewässerung, und einige Ingenieure argumentieren, daß dies ist,
gegenwärtig die wirksamste Methode.   Kühlschränke und Luft-Haarkuren
kann auch von warmem Wasser gefahren werden, aber Bedürfnis klein elektrisch
angetriebener pumps.  Here als woanders muß man von viel wählen
Alternativen der ein der Angebote die beste Kombination von Preis und
Effektivität.
 
Die Auswahl von solaren Zellen oder Wind-Generatoren für Elektrizität
hängt vom location.  However ab, es ist wahrscheinlich, daß eine Kombination
von diesen wird die bedeutende Quelle von Elektrizität in werden
Gebiete, die nicht mit einem zentralen Gitter geliefert werden, das verteilt,
zum Beispiel, hydroelektrische oder erzeugen Energie.   Der Preis von
solare Zellen sind noch hoch und es gibt wenige Anwendungen in dem
ein starker wirtschaftlicher Nutzen kann demonstriert werden, um zu rechtfertigen ihr
introduction.  However, es gibt keinen Zweifel, den solare Reihen können,
verbessern Sie die Qualität ländlichen Dorf-Lebens sehr.   Der nächste
Jahrzehnt sollte eine große Ausdehnung in solar-Zelle-Verwendung als sehen
Preise fallen zu den sagten $1 bis $2 pro Höhepunkt-Watt.
 
Ideal können Entwicklungsländer dem Blei von Indien folgen,
Marokko, und Mexiko durch das Beginnen, ihre eigenen Kapazitäten zu entwickeln
für solar-Zelle production.  Thus, ein Land kann jetzt zu anfangen
entwickeln Sie technologische Fähigkeiten in einem Feld wo künftige Forderung
scheint bestimmt.
 
                           REFERENCES
 
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12.  Wright, D.E., " Die Verwendung Photovoltaischer Pumpen für Kleinangelegt
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     UNDP/World Bank Projekt. "   Proceedings vom Dritten Europäer
     Conference auf Solarer Energie, pp. 117-123, 1981.
 
                         MANUFACTURERS
 
Die Haupt AMERIKANISCHEN Lieferanten photovoltaischer Bauelemente und verwandt
Ausrüstung wird hinunter aufgezählt:
 
Alpha Solarco, 11534 Gondel-Antrieb, Cincinnati, Ohio 45241,
 
Arco Solare AG, P.O. Schließen Sie 4400, Waldfläche-Hügel, Kalifornien 91365, ein
 
Photocomm Inc., 7861 Ost Graue Straße, Scottsdale, Arizona 85260,
 
Solarex AG, 1335 Piccard Drive, Rockville, Maryland 20850,
 
SunWatt Corporation, RFD Box 751, Addison, Maine 04606,
 
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