Menu

http://klimat-kmv.ru/modules/mod_image_show_gk4/cache/demo.electomontaggk-is-656.jpglink
Электромонтажные работы
http://klimat-kmv.ru/modules/mod_image_show_gk4/cache/demo.santexnikagk-is-656.jpglink
Сантехнические работы
http://klimat-kmv.ru/modules/mod_image_show_gk4/cache/demo.ventilyaciya2gk-is-656.jpglink
Вентиляция
http://klimat-kmv.ru/modules/mod_image_show_gk4/cache/demo.kondicionirovaniegk-is-656.jpglink
Кондиционирование
http://klimat-kmv.ru/modules/mod_image_show_gk4/cache/demo.tepliy-poligk-is-656.jpglink
Системы электрообогрева
http://klimat-kmv.ru/modules/mod_image_show_gk4/cache/demo.solnech-batargk-is-656.jpglink
Энергосберегающие технологии
http://klimat-kmv.ru/modules/mod_image_show_gk4/cache/demo.avtouslugigk-is-656.jpglink
Услуги транспорта
« »
Cart

Content

Breadcrumb

A+ A A-

Физический принцип работы электрических солнечных батарей

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

   Природа этого явления.
   Неоднородность структуры ФЭП может быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями (создание p - n-переходов) или путём соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещённой зоны-энергии отрыва электрона из атома (создание гетеропереходов ), или же за счёт изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещённой зоны ( создание варизонных структур ). Возможны также различные комбинации перечисленных способов.
   Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств ФЭП , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость , обусловленная явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.
   Принцип работы ФЭП можно пояснить на примере преобразователей с p-n- переходом, которые широко применяются в современной солнечной и космической энергетике.
   Электронно-дырочный переход создаётся путём легирования пластинки монокристаллического полупроводникового материала с определённым типом проводимости (т.е. или p- или n- типа) примесью, обеспечивающей создание поверхностного слоя с проводимостью противоположного типа. Концентрация легирующей примеси в этом слое должна быть значительно выше, чем концентрация примеси в базовом (первоначальном монокристалле) материале, чтобы нейтрализовать имеющиеся там основные свободные носители заряда и создать проводимость противоположного знака. У границы n-и p- слоёв в результате перетечки зарядов образуются обеднённые зоны с нескомпенсированным объёмным положительным зарядом в n-слое и объёмным отрицательным зарядом в p-слое. Эти зоны в совокупности и образуют p-n-переход.
   Возникший на переходе потенциальный барьер (контактная разность потенциалов) препятствует прохождению основных носителей заряда, т.е. электронов со стороны p-слоя, но беспрепятственно пропускают неосновные носители в противоположных направлениях. Это свойство p-n-переходов и определяет возможность получения фото-ЭДС при облучении ФЭП солнечным светом.
   Созданные светом в обоих слоях ФЭП неравновесные носители заряда (электронно-дырочные пары ) разделяются на p-n-переходе: неосновные носители (т.е.электроны) свободно проходят через переход , а основные (дырки) задерживаются. Таким образом, под действием солнечного излучения через p-n-переход в обоих направлениях будет протекать ток неравновесных неосновных носителей заряда- фотоэлектронов и фотодырок, что как раз и нужно для работы ФЭП. Если теперь замкнуть внешнюю цепь, то электроны из n-слоя, совершив работу на нагрузке , будут возвращаться в p-слой и там рекомбинировать(объединяться) с дырками, движущимися внутри ФЭП в противоположном направлении. Для сбора и отвода электронов во внешнюю цепь на поверхности полупроводниковой структуры ФЭП имеется контактная система. На передней, освещённой поверхности преобразователя контакты выполняются в виде сетки или гребёнки, а на тыльной могут быть сплошными.
   Основные необратимые потери энергии в ФЭП связаны с:
-отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя,
-прохождением части излучения через ФЭП без поглощения в нём,
-рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов,
-рекомбинацией образовавшихся фотопар на поверхностях и в объёме ФЭП,
-внутренним сопротивлением преобразователя,
-и некоторыми другими физическими процессами.


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


   Также существенного повышения КПД ФЭП удалось добиться за счёт создания преобразователей с двухсторонней чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны), применения люминесцентно переизлучающих структур, предварительного разложения солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей ( дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным ФЭП и т.д.5
   В системах преобразования энергии СЭС (солнечных электростанций) в принципе могут быть использованы любые созданные и разрабатываемые в настоящее время типы ФЭП различной структуры на базе разнообразных полупроводниковых материалов,однако не все они удовлетворяют комплексу требований к этим системам:
- высокая надёжность при длительном (десятки лет!) ресурсе работы;
- доступность исходных материалов в достаточном для изготовления элементов системы преобразования количестве и возможность организации их массового производства;
- приемлемые с точки зрения сроков окупаемости энергозатраты на создание системы преобразования;
- минимальные расходы энергии и массы, связанные с управлением системой преобразования и передачи энергии (космос),включая ориентацию и стабилизацию станции в целом;
- удобство техобслуживания.


   Так, например, некоторые перспективные материалы трудно получить в необходимых для создания СЭС кол-вах из-за ограниченности природных запасов исходного сырья и сложности его переработки.Отдельные методы улучшения энергетических и эксплутационных характеристик ФЭП, например за счёт создания сложных структур, плохо совместимы с возможностями организации их массового производства при низкой стоимости и т.д. 
   Высокая производительность может быть достигнута лишь при организации полностью автоматизированного производства ФЭП, например на основе ленточной технологии , и создании развитой сети специализированных предприятий соответствующего профиля, т.е. фактически целой отрасли промышленности, соизмеримой по масштабам с современной радиоэлектронной промышленностью.Изготовление солнечных элементов и сборка солнечных батарей на автоматизированных линиях обеспечит снижение себестоимости модуля батареи в 2-2,5 раза.
   В качестве наиболее вероятных материалов для фотоэлектрических систем преобразования солнечной энергии СЭС в настоящее время рассматривается кремний и арсенид галлия (GaAs), причём в последнем случае речь идёт о гетерофотопреобразователях (ГФП) со структурой AlGaAs-GaAs.

Климат-кмв

357600; Ставропольский край; г.Ессентуки
' (962) 741-73-77 - отдел продаж, интернет-магазин
' (928) 3-640-640 - тех. отдел, консультации

E-mail : Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Написать нам

Яндекс.Метрика

 

Кондиционеры

Продажа, ремонт и сервисное обслуживание кондиционеров и сплит-систем в Кисловодске, Ессентуках, Пятигорске и на КМВ. Установка кондиционеров и сплит-систем в Кисловодске, Ессентуках, Пятигорске и на КМВ.