Физический принцип работы солнечных батарей

Новая энергетика - Солнечная энергетика

физический принцип работы солнечных батарей

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

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. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.

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 фото-пар 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 ФЭПи т. д.




Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Каталог энергетических компаний:

Днепродзержинская ГЭС

News image

Днепродзержинская ГЭС (укр. Дніпродзержинська ГЕС) — четвёртая ступень каскада гидроэлектростанций на реке Днепр в городеДнепрод...

Тяньваньская АЭС

News image

Тяньваньскаяатомная электростанция (Тяньваньская АЭС) расположена в Китае, в селе Тяньвань (Tianwan) в 30 км восточнее города Ля...

ГЭС Три ущелья

News image

Три ущелья (кит. трад. 三峽, упр. 三峡, пиньинь Sānxiá — «Три ущелья») — строящаяся ГЭС вКит...

Билибинская АЭС

News image

Били бинская АЭС — атомная электростанция, расположена рядом с городом Билибино Чукотского автономного округа. Станция состои...

Проблема энергосбережения

News image

Для цивилизованных стран остается настоящей проблемой вопрос энергосбережения. В процессе поиска путей решения нашлось немало точе...

Ростовская АЭС

News image

Ростовская (Волгодонская) атомная электростанция — расположена в Ростовской области России в 12 км от города Волгодонск на берег...

Авторизация

Login Register