napelemek
Jelentés a fizika
CÍMKÉK: napelemek
Ellenőrzött: Nyuhalova NP
Definíció. Félvezető eszköz az úgynevezett fotovoltaikus cellák, a működési elve azon alapul, fényelektromos hatás - a jelenség fotó-előfordulás. d. a. a villamos átmeneti fénnyel besugározva fluxus. Fotocellák átalakítók fényáram elektromos energiává alakítja, és ezt használjuk forrásként EMF tápellátására különböző elektronikus eszközök az automatizálási készülékek dr.Ustroystvo szelén és a szilícium-fotocellák ábrán vázlatosan látható. 14-8. Egy szilárd fémlemez vastagsága 1,2 mm útján termikus gőzöléssel vákuumban egy réteg p-szelén (p-Se) és egy fűtött lemez T = 200-210 ° C A szelén fázist ezután bepermetezzük egy vékony kadmium (Cd), gallium ( ga), vagy indium (In). Az ezt követő hőkezelés felületén Se a kristály, egy vékony réteg (körülbelül 50 mikron) szelenid vegyületet permetezett fém, amelynek n-vezetőképesség. A határon képződött szelenid és p-Se van kialakítva pn átmenetet. Vékony fém szórt réteg áttetsző, és ez szolgál a második elektróda, amely össze van kötve egy gyűrű alakú fém kontakt.Osnovoy SPC jelentése n-Si lemez vastagsága 0,3-1 mm olyan felületen, amely diffúzióval bór vagy alumínium teremt p-Si réteg vastagsága 0,4 -1 mikron. Határán ez a réteg a p-Si van kialakítva a p-n átmenetet a záróréteg vastagsága I w 0,05 m. Kapcsolat egy réteg p-Si készülnek vákuum porlasztással egy titán-film, akkor a védett vékony ezüst filmet. Áttetsző fólia porlasztott fém. A hátoldalon az ostya vésett lyuk, ahol a. érintkezni a lemezekkel p-Si.Harakteristiki és paraméterek fotocella. Energetikai jellemzőinek napelem ábrán látható. 14-9, függőség priori = 0 = f (F) kell lennie összhangban (14-21) lineáris, de a növekedés a fény áramlás jellemző eltér lineáris törvény. Ez annak köszönhető, hogy a hatása az átmeneti ellenállás és az ellenállás - félvezető térfogata látható helyettesítő kapcsolási a fénysorompó (. Ábra 14-10), amelyben a fény előállításának folyamatát képviselik pár megfelelő díjat, az áramgenerátor.
Ezt a rendszert szerint Kirchhoff törvénye felírható: kis értékei a fényáram. Következésképpen, a fény jellemző szinte lineáris. A növekedést a fényáram átmeneti ellenállást csökken, és a függőség I == I (F) egyre inkább eltér lineynoy.Semeystvo voltamper jellemzői a fotocella ábrán látható. 14-9 b. Ezek a görbék a telek az áram-feszültség jellemzőit besugárzott pn átmenet (lásd. Ábra. 14-7). Egy adott fénykibocsátás, például. jellemző metszi Az y tengely a egyenlő a fotoáram és a vízszintes tengelyen - egy szegmens értékével egyenlő a fotó - e. d. a. Egy család áram-feszültség karakterisztika tervezett terhelés jellemző - futó vonal eredetét -, hogy a dőlésszög a vízszintes tengely arányos az ellenállás. A metszéspontja a terhelés jellemzőit az áram-feszültség karakterisztika meghatározza a működési pont, amelynek koordinátái értékeknek felel meg a jelenlegi I a külső áramkör és a kapocsfeszültség az ellenállás a téglalap területe által határolt tengelye ordináta és az merőleges csepegtetünk a működési pont hogy a teljesítménnyel arányos során keletkező külső tsepi.Otnositelnye spektrális jellemzői az alapvető típusú ipari napelemek ábrán látható. 14-11, ahol a görbét ábrázoljuk a napsugárzás, a relatív fotonok száma a napfényben és az áramlás láthatóságát glaza.Chastotnaya jellemző jelzi a fotocella tehetetlenségi jellemzői fénnyel besugározva fluxus modulált intenzitású szerint szinuszos törvény frekvencia /. Amint az ábrából látható. 14-12, hogy növelje az érzékenységet a fénysorompó esik frekvenciát határozza meg tehetetlenségi jellemzői fotocella alapvetően feltöltődhet időállandója a barrier kapacitása a pn átmenetet. A frekvencia jelleggörbe értékét mutatja a levágási frekvencia. amelyben az érzékenység csökken időnként összehasonlítjuk annak értéke f = 0.Poluprovodnikovye fotocellák lehet használni, mint villamosenergia-források, valamint a fotopriemnikov.V utóbbi esetben, a legfontosabb az, hogy spektrális jellemzőit és paramétereit, mint például a küszöb átfolyási detectivity D, amelynek értelmében megfelelően ítélték § 14-4.Dlya fotocellák használható áramforrást, a legfontosabbak -ampernaya áram jelleggörbe és a hatékonyság együttható akció, az értéke, amely meghatározza a átalakításának hatásfoka a fény energiát elektromos energiává: ... n értéke k d fénysorompó több tényezőtől függ. Az alapvető szerepet játszott a fény veszteség elsősorban határozza meg a reflexiós együttható. A visszavert fény egy részét energia nem vesz részt az átalakítási folyamat. Fény veszteségek is a része fotonok, amelyek az abszorpciótól teremt elektromos töltéshordozó párokat (rács felszívódását szabad hordozók, a exciton abszorpciós, stb). Az átalakítási folyamat is kíséri az energiaveszteséget. Ezek közé tartozik a rekombinációs folyamatok, a formáció a töltés pár bizonyos távolságra a záróréteg nagyobb, mint a diffúziós hossz, a veszteségeket az átmenet ellenállás a félvezető és dr.Koeffitsient volumetrikus hatásfok növekszik a fotocella fényáram és photoelectromotive erő. Azonban, a nagy értékek F növekvő koncentrációjú szabad hordozók növeli a valószínűségét, hogy a rekombináció, és szintén csökken a leválasztási arány. Továbbá, ennek eredményeként a fűtőberendezés nagy áram F növekszik. amely szintén csökkenését okozza n d.Rost fotó - .. EMF és feszültség korlátozott magassága a potenciálgát átmenetet. feszültség növekedést lehet elérni, a félvezető anyagot egy széles bandgap és nagyfokú ötvözés. Ebben az esetben a Fermi szint közelében az alján a vezetési sáv n-félvezető és a mennyezet a vegyérték sáv p-félvezető, így -Theoretical k érték. N. D. At közel 25% .Zadacha optimális választás a félvezető anyag a különösen fontos, amikor a napenergia fejlesztése átalakítók, jellemzi egy nagyon széles spektrumú. Ez a kérdés, úgy véljük, az alábbiakban részletesen a vita a különböző lehetőségek fotocellák tipov.Parametry napelemek különböző. A főbb típusai a fotocellák használt fényelektromos sugárzás detektorok szelén és sernistoserebryanye fotocellával. Szelén fotocellás készülék került ábrán látható. 14-8 is. Ezek a napelemek elsősorban a film - és fényképészeti berendezés, mint a spektrális jellemző közel egy láthatósági görbe szemmel (ábra 14-11 is.) .Integralnaya szelén fotocella- érzékenység. Photo EMF. ezek az elemek nem haladja meg a 0,5-0,6 V értéket a határ frekvencia néhány száz fotocellák gerts.V sernistoserebryanyh elektromos közötti átmenet a félig átlátszó film képződik az arany és ezüst-szulfid film lerakódott fém szubsztrátumon. Ezek a fotocellák sugárzásra érzékeny a hosszúhullámú tartományában a látható spektrum és az infravörös tartományban.
Integral érzékenysége ezen eszközök mA / lm. Ezek a fotocellák mint a szelén, azzal jellemezve, hogy egy alacsony értéke k. N. D. (1-2%), és ezért nem használhatók energiaforrások. .. Ennek egyik oka az ilyen alacsony n stb.- kis diffúziós hossz a polikristályos félvezető plenkah.V mint fotodetektorok detektálására könnyű és detektálására kis jeleket alkalmazva napelemek alapuló germánium és szilícium monokristályos félvezetők, és a félvezető vegyületek: indium antimonid (InSb ), indium-arzenid (InAs), és mások. Elektromos átmenetek az ilyen eszközökben olvasztásával kapott (például n-indium és germánium), vagy a helyi diffúziós kis erősítés primesey.Dlya Elektromos vett jelek detektálására gyenge fényáram, kívánatos, hogy növelje a terhelést ellenállást kell venni a külső áramkörben. Azonban, belső ellenállásának növekedését az eszköz korlátozott ellenállás. függ az ellenállást a csomópont fordított kapcsolva. Amikor az energia egy sokkal lineáris jelleggörbe (lásd. Ábra. 14-9), és az időállandó lecsökken túltöltés gáton emkosti.S a szempontból előnyösen szilícium-germánium napelemek, mivel a szélessége a tiltott sávban szilícium (eV) körülbelül másfél szor több, mint a germánium és ennek következtében kevesebb a visszirányú áram. Germánium eszközök alkalmaznak, ezért a használt hűtés és a folyékony nitrogén hőmérsékletén (77 K) .Kremnievye eszközök a legérzékenyebbek a sugárzás hullámhossza 0,8 mikron; hosszú hullámú határa ezen eszközök 1,1 mikron; Specifikus fotovoltaikus vevőkészülékek anyagok viszonylag keskeny bandgap (InSb és InAs) detectivity D * .A munkát az infravörös tartományban használják. Paraméterek A fotodetektor készült indium antimonidból, a következő: a maximális érzékenység megfelel hullámhosszú sugárzást 5,5 mikron; specifikus detectivity D *. Mivel a hatékony átalakítók a napenergia elektromos energiává - villamos fotoistochnikov - alkalmazott szilícium elemek koholt egy szilícium egykristály, valamint a film elemek alapján kadmium-szulfid. Alapvető követelmény a napelemek a következők. Először is, a spektrális jellemzőit, hogy a legtöbb teljes mértékben megfelelnek a spektrumát napsugárzás. Spektrális jellemzői a félvezető anyagban nagymértékben függ a szélessége a tiltott zónában -as ábrából látható. 14-11, a második, a spektrális jellemzői szilícium kellően közel legyen a napsugárzás spektrumát. Ahhoz, hogy a szükséges mértékben megfelelnek ezeknek a követelményeknek, és a spektrális jellemzői szulfid kadmiya.Vtoroe fontos követelmény - a legnagyobb hatékonysággal Mint már említettük, az érték egy hatékonysági sok tényezőtől függ ....... Megmutatható TL4], hogy amikor illesztett terhelés () Ez azt jelenti, hogy az anyag a napelem kell nagy érzékenységű és maximális érték - Ezek a feltételek együtt az első követelmény a spektrális karakterisztikája határozza meg a rés optimális szélessége. Az optimális Ebből a szempontból egy gallium-arzenid (eV) kielégítően megfelelnek ezeknek a feltételeknek szilícium (EV) és a kadmium-szulfid (eV). Ezek az anyagok a földben, és gyártásához használt napelemek. Készülék szilícium elem arra ábrán látható. 14-8 b. A hatékonyság egy szilícium napelem eléri 15-19%, és a sejteket alapuló gallium-arzenid 13%. A hátránya az ilyen típusú napelemek (gyártott alapján egykristályok) lehetetlen szerezni egy nagy munkafelülete (nagyobb, mint néhány négyzetcentiméter), és az alacsony arány a teljesítmény a kimeneti tag súlyának - körülbelül 50 W / kg. Film napelemek alapuló kadmium-szulfid nagyobb teljesítmény-tömeg arány (körülbelül 200 W / kg), valamint a nagyobb munkafelület, de alacsonyabb. N. D. (körülbelül 8%).