Солнечные преобразователи.

Фотогальванический эффект используется в полупроводниковых фотоэлементах для преобразования энергии излучения в электрическую энергию. Их основное применение – для преобразования солнечной энергии. В преобразователях с p-n-переходом применяются кремний и арсенид галлия, но предпочтение отдано кремнию.

На рис.7.9 приведены ВАХ солнечных преобразователей с площадью p-n-перехода S=1см2 при плотности мощности Pпд=0,2 Вт/см2 и Т=20оС. Они соответствуют четвертому квадранту ВАХ освещенного p-n-перехода. Преобразователь на основе GaAs имеет большее значение фото-ЭДС (вследствие большей ширины запрещенной зоны) но меньший ток короткого замыкания. Диффузионная длина неосновных носителей в кремнии больше, чем в арсениде галлия, поэтому выше квантовый выход hф и ток Iкз. Предельный расчетный КПД кремниевого преобразователя 23% получен без учета потерь при hф=1. Реальные КПД кремниевых преобразователей 14-18%, арсенид-галлиевых – 11%.

При подключении нагрузки ток Iн и напряжение Uн во внешней цепи определяются точкой пересечения ВАХ и линии нагрузки (рис.7.10). Площадь прямоугольника IнUн пропорциональна мощности, отдаваемой преобразователем в нагрузку; при оптимальном сопротивлении нагрузки достигается максимальная мощность.

На рис.7.10 показана структура кремниевого преобразователя: 1 – фронтальный металлический электрод на освещаемой поверхности; 2 – тыльный металлический электрод, полностью покрывающий поверхность кристалла с неосвещаемой стороны; 3 – просветляющее покрытие из монооксида кремния SiO. Чтобы не затенять освещаемую поверхность, ширина фронтального электрода не превышает 1мм.

В эквивалентной схеме (рис.7.11) генератор тока Iф моделирует фототок, диод VD – диффузионный ток p-n-перехода, резистор Rу имитирует сопротивление утечки p-n-перехода, резистор rs – потери в объеме p- и n-областей и контактах металл-полупроводник. Омические потери в резисторах Rу и rs уменьшают выходную мощность и КПД преобразователя и предпринимаются специальные меры для уменьшения их влияния.

Отдельные элементы соединяются в солнечные батареи. Кремниевые преобразователи позволяют получать мощность до 100 Вт с квадратного метра площади при удельной мощности 50 Вт/кг.






Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 157; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.018 сек.