fotovoltaikus generátorok
Fotovoltaikus napenergia átalakítási végezzük fotocellák vagy napelem - félvezető eszközök, amelyben van térbeli szétválasztása a pozitív és negatív töltéshordozók abszorpciója után a félvezető napelemek elektromágneses sugárzás.
A fő alkalmazási napelemek abban a pillanatban -. Mesterséges föld műholdak, a távoli kommunikációs állomás, tengeri jeladók, stb Feltételezhető a jövőben, ezek alkalmazása a vidéki területeken a fejlődő országokban forró éghajlaton.
Napelemek még mindig drága konverterek. fénysorompó költség - mintegy 4 $ 1 watt maximális beépített teljesítmény, a költségek a segédberendezések, 2 $ 1 watt. Tartósság - 20 év. Ilyen körülmények között, az energia költségét termelt $ 0.16 per 1 kWh (besugárzott a helyen 5,5 kWh / m per nap, vagy körülbelül 0,5 kW / m).
A berendezést és működését a fotocella által a példa a jelenleg széles körben elterjedt fénysorompó alapuló szilícium. Szilícium napelemek által diffúziós foszfor a gáz-halmazállapotú közeg az egykristály p-típusú szilícium szerezni egy vékony film n-vezetőképesség ris.2.4.1.
Crystal 300-400 mikron vastagságú bórral adalékolt szilíciumból, amelynek p - vezetőképessége egyrészt kitéve kémiai maratással, miáltal egy vékony réteg anyagból van kialakítva n vezetési típusú a diffúziós donorok (foszfor) a felületi rétegben. Erre a kristály melegítjük vákuumkamrában 1000 ° C-on nitrogén atmoszférában a sósav hozzáadása a foszfor.
Elektromos kapcsolatok készülnek fotolitográfiában. Kezdetben, hogy hozzon létre egy alacsony ellenállású érintkezők szilícium bepároljuk, és letétbe titán 3, majd egy vékony réteg palládiumot 4, titán, hogy megakadályozzák kémiai kölcsönhatás ezüst, majd letétbe ezüstréteg 5 megszerezni vezetőképes háló.
Legújabb során vákuumos elpárologtatása letétbe tükrözésgátló réteg - az alumínium lecsapódását. Ez vonatkozik egy elektromos fém érintkezés 6.
Ris.2.4.1. Fotocella. A működési elve a félvezető napelem.
n-vezetőképesség (elektronikus vezetési) és p-vezetőképesség (lyukvezetés), ris.2.4.1 - SO 2-mező létre a félvezető chip. A p-régió koncentrációja többségi töltéshordozók, lyukak, jelentősen magasabb, mint az a koncentráció a kisebbségi töltéshordozók, elektronok a n-lyukú régió - éppen ellenkezőleg. Mindkét oldalán a határ területek vannak egyenlőtlen koncentrációjú elektronok és lyukak. Ez okozza a diffúziós mozgás irányába kisebb koncentrációban. Mozgó elektronok a p régióban, fenntartjuk a pozitív töltésű ionok, amelyek nem vesznek részt a vezetőképesség, mint mereven kapcsolódik a kristályrácsban. Lyukak, mozog a N- régióban, így a negatív töltésű ionokat, amelyek szintén társítva egy rácsos.
A besugárzás fotocella vagy a fényáram, amikor melegítjük az anyagban vannak további szabadon hordozók. Hatása alatt az elektromos mező a p-n átmenet, viszik őket keresztül az átmenet. Ha az áramkör, akkor fog folyni áram arányos a fényáram. Tehát a napelem önmagában forrása EMF
SPC belső területén létrehoz egy potenciális különbség 0,5V, és lehetővé teszi áramsűrűség 200 A / m² napsugárzás 1KW / m².
A áram-feszültség jellemző a napelem:
hatékonyság fénysorompó 10¸20%. A fotocellák sorba kapcsolt képeznek modulokat. modulokat párhuzamosan van kötve, hogy egy akkumulátort. Jellemzően, a modul áll 30-35 napelemek. Egy ilyen vegyület hátrányai. Nem az egyik elem vagy egyenetlen megvilágítás, ez megy a dióda módban direkt vagy fordított elfogult és túlmelegedhet. Annak megakadályozása érdekében lavina párhuzamos fotocella telepített bypass diódák. Napelemek vannak elrendezve inert töltőanyagot alatt egy átlátszó, tömített, vízálló fedél.
A fő műszaki követelményeit a fotocella:
· Kiindulási anyag kémiailag tiszta rendelkezhet rugalmas tulajdonságokkal.
· A fénysorompók kell előállítani a kereskedelemben, és a minimális költség.
· Az élettartam legalább 20 év alatt a környezeti hatása hőmérsékleten -30 és + 200 ° C-on Az elektromos érintkezők stabilnak kell lennie, és a korrózió ellen védettek, a nedvesség.
· Destruction egy elem nem vezethet meghibásodása a teljes rendszer (a párhuzamos, soros kapcsolat, sönt diódák).
· Előre gyártott modulokat kell szállítható.
Fotocellák úgy állíthatjuk elő, érintkezésbe egy fém és egy félvezető. Ez a fém rakódik, mint egy vékony film az alapanyagra és a formák p-n átmenetet. A hátránya az ilyen építési jól tükrözi a fémfelület és a nagy rekombinációs veszteségeket az átmeneti zónában. A gyártása ilyen fotocella, egy vékony oxidréteg között a fém és a félvezető, amely egy szigetelő. Mivel napelemek lehet elő jó tulajdonságokkal (fém-oxid-félvezető vagy fém-szigetelő-félvezető). A folyékony elektrolitot használhatjuk, mint az elülső felülete a fotocella. Ez biztosítja a jó elektromos érintkezés, de ez bonyolult gyártási, az alacsony hatékonyság és gyors szennyezés.
Néhány szerves szén-alapú anyagok lehetnek félvezető tulajdonságokkal. Az összehasonlító olcsóság anyagok teszi létrehozása az ilyen napelemek ígéretes, de ma a hatékonyság Ez nagyon alacsony (körülbelül 1%).
Továbbá a termelés szilícium napelemek alkalmaznak gallium-arzenid (GaAs) és a kadmium-szulfid (CdS). Napelemek alapuló gallium arzenid hozzon létre a maximális elektromotoros erő p-n átmenet körülbelül 0,9 V Hatékonyság 12%.
Napelem alapuló kadmium-szulfid lehet vákuumos felvitellel vékony filmek rézvegyületek. p-n átmenet könnyen megsemmisült diffúziója miatt a réz ionok.
Ezekre napelemek EMF 0,5 V, és a hatékonyság 10%.
Ott multijunction szerkezet függőleges elemek egy soros vagy párhuzamos átmenetek vegyületet. Az oszlopot sorba van kötve vagy párhuzamosan 100 hasonló átmenetek. Fény hatol át a laterális átmeneti felület. EMF a kimenet az összeg az elektromotoros erő egyes elemek.
Általánosan használt szilícium alkatrészek az út miatt a komplex technológia növekvő kristályok és azok későbbi vágás és feldolgozás. Ezért az érdeklődés a technológia előállítására szilícium vékony filmek gőzfázisból szilícium hőmérsékleten 2620ºS.
Az első terület a fotodetektor úgy végezzük, hogy a visszavert sugárzást a felületről visszatértek hozzá (texturált felület) ris.2.4.2.
Hatékonyabb felhasználását drága hatóanyag fotocellák vonatkozik koncentrátorok ris.3.4.3. Növelése a sugárzás fluxus, hogy javítsa a jellemzői a fénysorompó, ha a hőmérsékletet tartjuk a környezeti hőmérséklet közelében (hűtőrendszer). A koncentráció a napenergia fluxus révén lineáris parabolikus reflektorok és lencsék, tükrök, prizmák.
Ris.2.4.2. Texturált felület fénysorompó (megnövekedett).
Ris.2.4.3. Koncentrátor napsugárzás a detektor.
Ris.2.4.4. Sematikus ábrája, a töltőberendezés segítségével a fotoelektromos átalakító (például 1).
A koncentráció aránya kevesebb mint 5 nem nyomon követésére használható a Nap rendszer, amely energiáját használja a közvetlen és a szórt sugárzás.
Többek között átalakítók napenergiát elektromos energiává lehet nevezni:
· Típusú hőelem termoelektromos eszközök, amelyek az EMF Ez akkor fordul elő egy áramkörben álló eltérő vezetékek, kapcsolatok, amelyek között különböző hőmérsékleteken,
· Termoelektromos generátorok melegítés és más félvezető csomópontok.
Az energiahatékonyság az ilyen rendszerek - kicsi.