Фотоэлектрические преобразователи энергии - ABCD42.RU

Фотоэлектрические преобразователи энергии

Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи энергии (фотоэлементы)

Фотоэлементами называются электронные приборы, предназначенные для преобразования энергии фотонов в энергию электрического тока.

Исторически первый прообраз современного фотоэлемента изобрел Александр Григорьевич Столетов в конце 19 века. Он создал прибор, работавший на принципе внешнего фотоэффекта. Первая экспериментальная установка состояла из пары расположенных параллельно плоских металлических листов, один из которых был изготовлен из сетки, чтобы пропускать свет, а второй — сплошной.

На листы подавалось постоянное напряжение, которое можно было регулировать в пределах от 0 до 250 вольт. Положительный полюс источника напряжения был соединен с сетчатым электродом, а отрицательный — со сплошным. В цепь также был включен чувствительный гальванометр.

Когда сплошной лист освещали светом от электрической дуги, стрелка гальванометра отклонялась, показывая что в цепи возникает постоянный ток, несмотря на то, что между дисками находится воздух. В эксперименте ученый установил, что величина «фототока» зависит как от приложенного напряжения, так и от интенсивности света.

Усложнив установку, Столетов разместил электроды внутри баллона, из которого был откачан воздух, а через кварцевое окно на чувствительный электрод подавался ультрафиолет. Так был открыт фотоэффект.

Сегодня на основе данного эффекта работают фотоэлектрические преобразователи. Они реагируют на электромагнитное излучение, падающее на поверхность элемента, и преобразуют его в напряжение на выходе. Пример такого преобразователя — солнечный элемент. На этом же принципе работают и светочувствительные датчики.

В конструкцию типичного фотоэлемента входит слой фоточувствительного высокоомного материала, который размещен между двумя токопроводящими электродами. В качестве фотоэлектрического материала для солнечных элементов обычно используют полупроводник, который при полном его освещении способен дать на выходе 0,5 вольт.

Такие элементы наиболее эффективны с точки зрения вырабатываемой энергии, ведь они позволяют осуществить прямой одноступенчатый переход энергии фотонов — в электрический ток. При нормальных условиях КПД в 28% является для таких элементов нормой.

Интенсивный фотоэффект возникает здесь благодаря неоднородности полупроводниковой структуры рабочего материала. Эту неоднородность получают либо путем легирования используемого полупроводникового вещества различными примесями, создавая таки образом p-n-переход, либо соединяя полупроводники с различными размерами запрещенных зон (энергий, при которых электроны покидают свои атомы) — так получается гетеропереход, или путем подбора такого химического состава полупроводника, чтобы внутри проявлялся градиент ширины запрещенной зоны — варизонная структура. В итоге эффективность элемента зависит от характеристик неоднородности, получаемой внутри той или иной полупроводниковой структуры, а также от фотопроводимости.

Для того чтобы сократить потери в солнечном фотоэлементе, при их изготовлении прибегают к ряду положений. Во-первых, используются полупроводники, ширина запрещенной зоны которых оптимальна именно для солнечного света, например кремний и соединения арсенида галлия. Во-вторых, свойства структуры улучшают путем оптимального легирования. Отдают предпочтение гетерогенным и варизонным структурам. Подбирают оптимальную толщину слоя, глубину залегания p-n-перехода, лучшие параметры контактной сетки.

Создаются и каскадные элементы, где работают несколько полупроводников с разной шириной запрещенной зоны, чтобы пройдя чрез один каскад, свет попадал на следующий и т. д. Перспективной представляется идея разложения солнечного спектра с тем, чтобы каждую его область преобразовывал отдельный участок фотоэлемента.

На рынке сегодня можно встретить фотоэлектрические элементы трех основных типов: монокристаллические кремниевые, поликристаллические кремниевые и тонкопленочные. Тонкопленочные считаются наиболее перспективными, поскольку они чувствительны даже к рассеянному свету, допускают размещение на искривленных поверхностях, не так хрупки как кремниевые, эффективны даже при высоких температурах эксплуатации.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Фотоэлектрические преобразователи энергии

Конструкции и монтаж фотоэлектрических модулей

Сегодня промышленно развитые страны производят основную часть электроэнергии централизованно, на больших энергостанциях, таких как угольные, атомные и гидроэлектростанции или электростанции, работающие на природном газе. Современные крупные электростанции имеют довольно высокие энергетические показатели, но вынуждены передавать энергию конечным потребителям на большие расстояния. По мнению ведущих специалистов в области мировой энергетики применение самых последних достижений науки и техники в развитых странах эти потери составляют от 60 до 70%. Кроме того, создание крупных электростанций обусловлено множеством экономических, экологических, географических и геологических факторов, а также требованиями безопасности и охраны окружающей среды. В связи с этим одним из перспективных направлений развития мировой энергетики является создание инфраструктуры распределенного производства энергии – распределенной энергетики, которая подразумевает наличие множества потребителей, которые производят тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, направляя излишки в общую сеть. Такая схема обеспечивает уменьшение потерь электроэнергии при транспортировке по причине максимальной приближенности электрогенераторов к потребителям электричества. Распределенное производство электроэнергии характеризуется малыми затратами на обслуживание, низким загрязнением окружающей среды и высокой эффективностью.

Одной из составляющей инфраструктуры распределенного производства энергии является энергия, полученная из возобновляемых источников.

Возобновляемая энергия признана важной составляющей энергетики в ХХ1 веке, а ее эффективное использование является одним из условий устойчивого энергообеспечения различных государств мира. Главные преимущества возобновляемых источников энергии – неисчерпаемость и экологическая чистота, что послужило основанием для бурного развития данного направления за рубежом и для весьма оптимистических прогнозов относительно использования ВИЭ в ближайшем будущем.

Возобновляемые источники энергии—это естественные источники энергии, существующие в биосфере нашей планеты и постоянно пополняющиеся за счет энергии солнца и естественных процессов. Они не являются плодом прямой человеческой деятельности. Использование возобновляемых источников энергии не добавляет дополнительной энергетической нагрузки, не ведет к повышению температуры на Земле. Экологически они безотходны, не загрязняют среду обитания. Главное достоинство возобновляемых источников энергии – неисчерпаемость и экологическая чистота.

Согласно определению, данному ООН, к возобновляемых источникам энергии относятся: солнце; ветер; морские и океанские приливы и волны; подземные горячие ключи, гидроэнергетические ресурсы больших и малых рек, продукты биомассы.

Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов или возобновляемых органических ресурсов и предоставлении для технического применения.

В современных условиях, характеризующихся инвестиционным голодом, ВИЭ могут вводиться в эксплуатацию в виде небольших модулей, не требующих больших капиталовложений, а затем наращиваться по мере необходимости. Многие установки ВИЭ могут работать в автономном режиме и не требуют большого числа обслуживающего персонала. Наконец, чрезвычайно важное в современных условиях обстоятельство – ВИЭ обеспечивают децентрализованную от энергосистем форму электроснабжения.

Выработка электроэнергии на ветроэнергетических станциях (ВЭС) выросла за последние 10 лет в 5 раз, на солнечных электрических станциях (СЭС) – в 25 раз.

В 2018 году 26 % мирового энергопотребления было удовлетворено из возобновляемых источников энергии.

Предлагается серия книг по конструкциям и монтажу оборудования по использованию возобновляемых источников энергии. В первом томе предлагается рассмотреть конструкции и монтаж фотоэлектрических систем.

Глава 1. Потенциал солнечной энергии

Энергия Солнца является источником жизни на нашей планете. Она нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные получают корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество. Все процессы, происходящие на Солнце, можно наблюдать лишь на его поверхности. Однако, основные реакции протекают в его внутренней части. Солнце – это огромный разогретый шар из газа, чей диаметр оценивается в 1,392 млн км. Это в 109 раз больше диаметра нашей планеты. На звезду приходится 99,87% всей массы Солнечной системы.

Читайте также  Преступления против жизни и здоровья 2

Основными элементами, из которых состоит наша звезда, являются водород (73,5% солнечной массы) и гелий (24,9%). На все остальные элементы приходится примерно 1,5%. Химический состав светила непостоянен – он меняется из-за превращений, происходящих во время термоядерных реакций. На заре своего существования Солнце почти полностью состояло из водорода. В ходе термоядерных реакций этот элемент превращается в гелий, поэтому его массовая доля падает. Гелий также превращается в более тяжелые элементы, однако, в целом его доля возрастает.

Конечно, у Солнца, состоящего из газов, нет привычной нам твердой поверхности. Значительную ее часть составляет атмосфера, которая по мере движения к центру светила уплотняется. Тем не менее принято выделять шесть «слоев», из которых состоит звезда. Три из них являются внутренними, а следующие три образуют солнечную атмосферу рис 1.1.

Рис.1.1. Строение Солнца

1-Ядро; 2-Зона лучистого переноса; 3-Зона конвективного переноса; 4-Фотосфера; 5-Хромосфера; 6-Корона; 7-Солнечные пятна; 8-Гранулы; 9-Протуберанец

Внутренняя структура Солнца включает следующие слои.

1.Ядро. В центре светила располагается ядро. Именно в этой области идут термоядерные реакции. Радиус ядра оценивается в 150 тыс. км. Температура здесь не опускается ниже 13,5 млн градусов, а давление доходит до 200 млрд атм. Из-за этого вещество здесь находится в крайне плотном состоянии. Его плотность составляет 150 г/куб. см. Это в 7,5 раз выше плотности золота. Именно такие условия необходимы для протекания термоядерных реакций. Надо понимать, что именно в ядре вырабатывается энергия, которую и излучает Солнце. Из ядер водорода образуется гелий. Для образования одного ядра гелия требуется 4 ядра водорода. На промежуточных стадиях образуется ядра тяжёлого водорода (дейтерия) и ядра изотопа. Эта реакция называется протон-протонной. При реакции небольшое количество массы реагирующих ядер водорода теряется, преобразуюсь в огромное количество энергии. Выделяющаяся энергия поддерживает излучение Солнца. Все остальные области звезды лишь обогреваются ядром, но сами энергию не вырабатывают.

2.Зона лучистого переноса. Над ядром располагается зона радиации, которую также именуют зоной лучистого переноса. Ее внешняя граница проходит по сфере радиусом 490 тыс. км. Температура постепенно падает от отметки в 7 млн градусов на границе с ядром до 2 млн градусов у внешней границы. Также и плотность вещества снижается с 20 до 0,2 г/куб. см. Тем не менее из-за высокой плотности атомы водорода не могут двигаться. То есть, если при нагреве, например, воды ее теплые слои поднимаются на поверхность, перенося туда тепло, то здесь такой механизм не работает – вещество остается неподвижным. Единственный способ энергии пробраться через зону радиации – это длительная цепочка поглощений и излучений фотонов атомами водорода. Из-за этого фотон, возникший при термоядерной реакции в ядре, в среднем «пробирается» наружу через зону радиации примерно 170 тыс. лет.

Фотоэлектрический преобразователь — это. Что такое Фотоэлектрический преобразователь?

энергию фотоэлектрические преобразователи энергии

Наиболее энергетической, с эффективными точки зрения, устройствами для солнечной превращения энергии в электрическую являются полупроводниковые преобразователи фотоэлектрические (ФЭП), поскольку это прямой, переход одноступенчатый энергии. При характерной для равновесной ФЭП температуре порядка 300—350 солнца и ТКельвинов

6000 К их предельный теоретический КПД >90 %. В условиях лабораторных уже достигнут КПД 40 %, * а его представляется до 50 % увеличение вполне реальным.

Физический принцип солнечных работы батарей

Преобразование энергии в ФЭП фотовольтаическом на основано эффекте, который возникает в неоднородных структурах полупроводниковых при воздействии на них солнечного Неоднородность.

излучения структуры ФЭП может быть легированием получена одного и того же полупроводника различными создание (примесями p-n переходов ) или путём соединения полупроводников различных с неодинаковой шириной запрещённой зоны — отрыва энергии электрона из атома (создание гетеропереходов ), счёт же за или изменения химического состава полупроводника, появлению к приводящего градиента ширины запрещённой зоны (варизонных создание структур). Возможны также различные перечисленных комбинации способов.

Эффективность преобразования зависит от характеристик электрофизических неоднородной полупроводниковой структуры, а также свойств оптических ФЭП , среди которых наиболее роль важную играет фотопроводимость. Она обусловлена внутреннего явлениями фотоэффекта в полупроводниках при облучении их светом солнечным.

Основные необратимые потери энергии в связаны ФЭП с:

  • отражением солнечного излучения от поверхности прохождением,
  • преобразователя части излучения через ФЭП поглощения без в нём,
  • рассеянием на тепловых колебаниях избыточной решётки энергии фотонов,
  • рекомбинацией образовавшихся пар-фото на поверхностях и в объёме ФЭП,
  • внутренним преобразователя сопротивлением,
  • и некоторыми другими физическими процессами.

уменьшения Для всех видов потерь энергии в разрабатываются ФЭП и успешно применяется различные мероприятия. К их относятся числу:

  • использование полупроводников с оптимальной для излучения солнечного шириной запрещённой зоны;
  • направленное свойств улучшение полупроводниковой структуры путём её оптимального создания и легирования встроенных электрических полей;
  • переход от гетерогенным к гомогенных и варизонным полупроводниковым структурам;
  • оптимизация параметров конструктивных ФЭП (глубины залегания p-n перехода , базового толщины слоя, частоты контактной сетки и др.);
  • многофункциональных применение оптических покрытий, обеспечивающих просветление, защиту и терморегулирование ФЭП от космической радиации;
  • разработка прозрачных, ФЭП в длинноволновой области солнечного спектра за основной краем полосы поглощения;
  • создание каскадных специально из ФЭП подобранных по ширине запрещённой зоны позволяющих, полупроводников преобразовывать в каждом каскаде излучение, через прошедшее предыдущий каскад, и пр.;

Также существенного КПД повышения ФЭП удалось добиться за счёт преобразователей создания с двухсторонней чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся одной КПД стороны), применения люминесцентно переизлучающих предварительного, структур разложения солнечного спектра на две более или спектральные области с помощью многослойных светоделителей плёночных (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием участка каждого спектра отдельным ФЭП и т. д.

Фотоэлементы промышленного для назначения

На солнечных электростанциях (СЭС) использовать можно разные типы ФЭП, однако не они все удовлетворяют комплексу требований к этим высокая:

  • системам надёжность при длительном (десятки ресурсе!) лет работы;
  • высокая доступность сырья и организации возможность массового производства ;
  • приемлемые с точки сроков зрения окупаемости затраты на создание системы минимальные;
  • преобразования расходы энергии и массы, связанные с системой управлением преобразования и передачи энергии (космос), ориентацию включая и стабилизацию станции в целом;
  • удобство Некоторые.

техобслуживания перспективные материалы трудно получить в для необходимых создания СЭС количествах из-за ограниченности запасов природных исходного сырья или сложности переработки его. Отдельные методы улучшения энергетических и характеристик эксплуатационных ФЭП, например за счёт создания структур сложных, плохо совместимы с возможностями организации их производства массового при низкой стоимости и т. д.

Высокая может производительность быть достигнута лишь при полностью организации автоматизированного производства ФЭП, например на ленточной основе технологии, и создании развитой сети предприятий специализированных соответствующего профиля, то есть фактически отрасли целой промышленности, соизмеримой по масштабам с современной промышленностью радиоэлектронной. Изготовление фотоэлементов и сборка солнечных автоматизированных на батарей линиях обеспечит многократное снижение батареи себестоимости.

Наиболее вероятными материалами для СЭС фотоэлементов считаются кремний и арсенид галлия (причём), GaAs в последнем случае речь идёт о ГФП (гетерофотопреобразователях) со структурой AlGaAs-GaAs.

Читайте также  Проектирование консольного поворотного крана на неподвижной колонне

Фотоэлектрические преобразователи энергии

Для питания магистральных систем электроснабжения и различного оборудования на КЛА широко используются ФЭП; они предназначены также для подзарядки бортовых химических АБ. Кроме того, ФЭП находят применение на наземных стационарных и передвижных объектах, например, в АЭУ электромобилей. С помощью ФЭП, размещенных на верхней поверхности крыльев, осуществлено питание приводного электродвигателя винта одноместного экспериментального самолета (США) , совершившего перелет через пролив Ла-Манш.

В настоящее время предпочтительная область применения ФЭП — искусственные спутники Земли, орбитальные космические станции, межпланетные зонды и другие КЛА. Достоинства ФЭП: большой срок службы; достаточная аппаратурная надежность; отсутствие расхода активного вещества или топлива. Недостатки ФЭП: необходимость устройств для ориентации на Солнце; сложность механизмов, разворачивающих панели ФЭП после выхода КЛА на орбиту; неработоспособность в отсутствие освещения; относительно большие площади облучаемых поверхностей. Для современных ФЭП характерны удельная масса 20 — 60 кг/кВт (без учета механизмов разворота и автоматов слежения) и удельная мощность КПД преобразования солнечной энергии в электроэнергию для обычных кремниевых ФЭ равен В каскадных ФЭП с прозрачными монокристаллами элементов при двухслойном и при трехслойном исполнении. Для перспективных АЭУ, сочетающих солнечные концентраторы (параболические зеркала) и ФЭП на основе гетероструктуры двух различных полупроводников арсенидов галлия и алюминия, также можно ожидать.

Работа ФЭ основана на внутреннем фотоэлектрическом эффекте в полупроводниках. Внешние радиационные (световые, тепловые) воздействия обуславливают в слоях 2 и 3 появление неосновных носителей зарядов, знаки которых противоположны знакам основных носителей р- и п-областях. Под влиянием электростатического притяжения разноименные свободные основные носители диффундируют через границу соприкосновения областей и образуют вблизи нее р-п гетеропереход с напряженностью электрического поля ЕК, контактной разностью потенциалов UK = SEK и потенциальным энергетическим барьером WK=eUK для основных носителей, имеющих заряд е. Напряженность поля EK препятствует их диффузии за пределы пограничного слоя шириной S. Напряжение зависит от температуры Т, концентраций дырок или электронов в p- и n-областях заряда электрона е и постоянной Больцмана k. для неосновных носителей EK — движущее поле. Оно обусловливает перемещение дрейфующих электронов из области р в область п, а дырок — из области п в область р. Область п приобретает отрицательный заряд, а область р- положительный, что эквивалентно приложению к р-п переходу внешнего электрического поля с напряженностью EВШ, встречного с EK. Поле с напряженностью EВШ — запирающее для неосновных и движущее для основных носителей. Динамическое равновесие потока носителей через р-п переход переводит к установлению на электродах 1 и 4 разности потенциалов U0 — ЭДС холостого хода ФЭ. Эти явления могут происходить даже при отсутствии освещения р-п перехода. Пусть ФЭ облучается потоком световых квантов (фотонов) , которые сталкиваются со связанными (валентными) электронами кристалла с энергетическими уровнями W. Если энергия фотона Wф=hv (v -частота волны света, h — постоянная Планка) больше W, электрон покидает уровень и порождает здесь дырку; р-п переход разделяет пары электрон — дырка, и ЭДС U0 увеличивается. Если подключить сопротивление нагрузки RН, по цепи пойдет ток I, направление которого встречно движению электронов. Перемещение дырок ограничено пределами полупроводников, во внешней цепи их нет. Ток I возрастает с повышением интенсивности светового потока Ф, но не превосходит предельного тока In ФЭ, который получается при переводе всех валентных электронов в свободное состояние: дальнейший рост числа неосновных носителей невозможен. В режиме К3 (RН=0, UН=IRН=0) напряженность поля Евш =0, р-п переход (напряженность поля ЕК) наиболее интенсивно разделяет пары неосновных носителей и получается наибольший ток фотоэлемента IФ для заданного Ф. Но в режиме К3, как и при холостом ходе (I=0) , полезная мощность P=UНI=0, а для 0 0.

Известно, что в заатмосферных условиях, а на уровне Земли (моря) при расположении Солнца в зените и поглощении энергии света водяными парами с относительной влажностью 50% либо при отклонении от зенита на в отсутствии паров воды.

ФЭП монтируются на панелях, конструкция которых содержит механизмы разворота и ориентации. Для повышения КПД примерно до 0,3 применяются каскадные двух- и трехслойные исполнения ФЭП с прозрачными ФЭ верхних слоев. КПД ФЭП существенно зависит от оптических свойств материалов ФЭ и их терморегулирующих защитных покрытий. Коэффициенты отражения уменьшают технологическим способом просветления освещаемой поверхности (для рабочей части спектра) . Обусловливающие заданной коэффициент поглощения покрытия способствует установлению необходимого теплового режима в соответствии с законом Стефана-Больцмана, что имеет важное значение: например, при увеличении Т от 300 до 380 К КПД ФЭП снижается на 1/3.

Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми

Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами — загрузи их здесь!

Фотоэлектрические преобразователи

Для питания магистральных систем электроснабжения и различного оборудования на КЛА широко используются ФЭП; они предназначены также для подзарядки бортовых химических АБ. Кроме того, ФЭП находят применение на наземных стационарных и передвижных объектах, например, в АЭУ электромобилей. С помощью ФЭП, размещенных на верхней поверхности крыльев, осуществлено питание приводного электродвигателя винта одноместного экспериментального самолета (США), совершившего перелет через пролив Ла-Манш.

В настоящее время предпочтительная область применения ФЭП — искусственные спутники Земли, орбитальные космические станции, межпланетные зонды и другие КЛА. Достоинства ФЭП: большой срок службы; достаточная аппаратурная надежность; отсутствие расхода активного вещества или топлива. Недостатки ФЭП: необходимость устройств для ориентации на Солнце; сложность механизмов, разворачивающих панели ФЭП после выхода КЛА на орбиту; неработоспособность в отсутствие освещения; относительно большие площади облучаемых поверхностей. Для современных ФЭП характерны удельная масса 20 — 60 кг/кВт (без учета механизмов разворота и автоматов слежения). Для перспективных АЭУ, сочетающих солнечные концентраторы (параболические зеркала) и ФЭП на основе гетероструктуры двух различных полупроводников — арсенидов галлия и алюминия, также можно ожидать.

Работа ФЭ основана на внутреннем фотоэлектрическом эффекте в полупроводниках. Внешние радиационные (световые, тепловые ) воздействия обуславливают в слоях 2 и 3 появление неосновных носителей зарядов, знаки которых противоположны знакам основных носителей р- и п -областях. Под влиянием электростатического притяжения разноименные свободные основные носители диффундируют через границу соприкосновения областей и образуют вблизи нее р-п гетеропереход с напряженностью электрического поля ЕК , контактной разностью потенциалов UK = SEK и потенциальным энергетическим барьером WK=eUK для основных носителей, имеющих заряд е . Напряженность поля EK препятствует их диффузии за пределы пограничного слоя шириной S .

зависит от температуры Т , концентраций дырок (Pp /Pn ) или электронов (nn /np ) в p- и n- областях заряда электрона е и постоянной Больцмана k . для неосновных носителей EK — движущее поле. Оно обусловливает перемещение дрейфующих электронов из области р в область п, а дырок — из области п в область р . Область п приобретает отрицательный заряд, а область р- положительный, что эквивалентно приложению к р-п переходу внешнего электрического поля с напряженностью EВШ , встречного с EK . Поле с напряженностью EВШ — запирающее для неосновных и движущее для основных носителей. Динамическое равновесие потока носителей через р-п переход переводит к установлению на электродах 1 и 4 разности потенциалов U0 — ЭДС холостого хода ФЭ. Эти явления могут происходить даже при отсутствии освещения р-п перехода.

Читайте также  Фразеология русского языка

Пусть ФЭ облучается потоком световых квантов (фотонов), которые сталкиваются со связанными (валентными) электронами кристалла с энергетическими уровнями W . Если энергия фотона Wф=hv (v -частота волны света, h — постоянная Планка) больше W, электрон покидает уровень и порождает здесь дырку; р-п переход разделяет пары электрон — дырка, и ЭДС U0 увеличивается. Если подключить сопротивление нагрузки , по цепи пойдет ток I , направление которого встречно движению электронов. Перемещение дырок ограничено пределами полупроводников, во внешней цепи их нет. Ток I возрастает с повышением интенсивности светового потока Ф , но не превосходит предельного тока In ФЭ, который получается при переводе всех валентных электронов в свободное состояние: дальнейший рост числа неосновных носителей невозможен. В режиме К3 (RН=0, UН=IRН=0 ) напряженность поля Евш =0, р-п переход (напряженность поля ЕК ) наиболее интенсивно разделяет пары неосновных носителей и получается наибольший ток фотоэлемента для заданного Ф . Но в режиме К3, как и при холостом ходе (I =0), полезная мощность P=UНI=0 , а для 0 0.

Типовая внешняя характеристика кремниевого ФЭ представлена на рис.2. Известно, что в заатмосферных условиях Ф=1,39кВт/м 2 , а на уровне Земли (моря) при расположении Солнца в зените и поглощении энергии света водяными парами с относительной влажностью 50% либо при отклонении от зенита на в отсутствии паров воды Ф=0,88кВт/м 2

ФЭП монтируются на панелях, конструкция которых содержит механизмы разворота и ориентации. Для повышения КПД примерно до 0,3 применяются каскадные двух- и трехслойные исполнения ФЭП с прозрачными ФЭ верхних слоев. КПД ФЭП существенно зависит от оптических свойств материалов ФЭ и их терморегулирующих защитных покрытий. Коэффициенты отражения уменьшают технологическим способом просветления освещаемой поверхности (для рабочей части спектра). Обусловливающие заданной коэффициент поглощения покрытия способствует установлению необходимого теплового режима в соответствии с законом Стефана-Больцмана, что имеет важное значение: например, при увеличении Т от 300 до 380 К КПД ФЭП снижается на 1/3.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: