Фотоелектричні перетворювачі енергії
Химия

Фотоелектричні перетворювачі енергії


Фотоелектричні перетворювачі енергії

Завантажити реферат: Фотоелектричні перетворювачі енергії

Для живлення магістральних систем електропостачання та різного обладнання на КЛА широко використовуються ФЕП; вони призначені також для заряджання бортових хімічних АБ. Крім того, ФЕП знаходять застосування на наземних стаціонарних та пересувних об’єктах, наприклад, в АЕУ електромобілів. За допомогою ФЕП, розміщених на верхній поверхні крил, здійснено живлення приводного електродвигуна гвинта одномісного експериментального літака (США), що здійснив переліт через протоку Ла-Манш

В даний час краща сфера застосування ФЕП — штучні супутники Землі, орбітальні космічні станції, міжпланетні зонди та інші КЛА. Переваги ФЕП: великий термін служби; достатня апаратурна надійність; відсутність витрати активної речовини чи палива. Недоліки ФЕП: необхідність пристроїв орієнтації на Сонце; складність механізмів, що розгортають панелі ФЕП після виходу КЛА на орбіту; непрацездатність без освітлення; відносно великі площі поверхонь, що опромінюються. Для сучасних ФЕП характерні питома маса 20 — 60 кг/кВт (без урахування механізмів розвороту та автоматів стеження) та питома потужність ККД перетворення сонячної енергії в електроенергію для звичайних кремнієвих ФЕ дорівнює В каскадних ФЕП з прозорими монокристалами елементів при двошаровому виконанні. Для перспективних АЕУ, що поєднують сонячні концентратори (параболічні дзеркала) та ФЕП на основі гетероструктури двох різних напівпровідників арсенідів галію та алюмінію, також можна очікувати

Робота ФЕ ґрунтується на внутрішньому фотоелектричному ефекті в напівпровідниках. Зовнішні радіаційні (світлові, теплові) дії обумовлюють у шарах 2 і 3 поява неосновних носіїв зарядів, знаки яких протилежні знакам основних носіїв р- та п-областей. Під впливом електростатичного тяжіння різномінні вільні основні носії дифундують через межу зіткнення областей і утворюють поблизу неї р-п гетероперехід з напруженістю електричного поля ЕК, контактною різницею потенціалів UK = SEK і потенційним енергетичним бар’єром WK=eUK для основних носіїв, що мають заряд поля. EK перешкоджає їх дифузії за межі прикордонного шару шириною S. Напруга залежить від температури Т, концентрацій дірок або електронів у p- та n-областях заряду електрона е та постійної Больцмана k. для неосновних носіїв EK – рушійне поле. Воно обумовлює переміщення дрейфуючих електронів з області р в область п, а дірок — з області п в область р. Область п набуває негативного заряду, а область р- позитивна, що еквівалентно додатку до р-п переходу зовнішнього електричного поля з напруженістю EВШ, зустрічного з EK. Поле з напруженістю EВШ — замикаюче для неосновних та рушійне для основних носіїв. Динамічна рівновага потоку носіїв через р-п перехід переводить до встановлення на електродах 1 і 4 різниці потенціалів U0 — ЕРС холостого ходу ФЕ. Ці явища можуть відбуватися навіть за відсутності висвітлення р-п переходу. Нехай ФЕ опромінюється потоком світлових квантів (фотонів), які стикаються зі зв’язаними (валентними) електронами кристала з енергетичними рівнями W. Якщо енергія фотона Wф=hv (v -частота хвилі світла, h — постійна Планка) більша за W, електрон залишає рівень і породжує тут дірку; р-п перехід поділяє пари електрон — дірка, і ЕРС U0 збільшується. Якщо підключити опір навантаження RН, по ланцюгу піде струм I, напрям якого зустрічний рух електронів. Переміщення дірок обмежено межами напівпровідників, у зовнішньому ланцюзі їх немає. Струм I зростає з підвищенням інтенсивності світлового потоку Ф, але не перевищує граничного струму In ФЕ, який виходить при переведенні всіх валентних електронів у вільний стан: подальше зростання кількості неосновних носіїв неможливе. У режимі К3 (RН=0, UН=IRН=0) напруженість поля Евш =0, р-п перехід (напруженість поля ЕК) найбільш інтенсивно розділяє пари неосновних носіїв і виходить найбільший струм фотоелемента IФ для заданого Ф. Але в режимі К3, як і при холостому ході (I=0) , корисна потужність P=UNI=0, а для 00

Відомо, що в заатмосферних умовах, а на рівні Землі (моря) при розташуванні Сонця в зеніті та поглинанні енергії світла водяними парами з відносною вологістю 50% або при відхиленні від зеніту на відсутності парів води

ФЕП монтуються на панелях, конструкція яких містить механізми розвороту та орієнтації. Для підвищення ККД приблизно до 0,3 застосовуються каскадні дво- та тришарові виконання ФЕП з прозорими ФЕ верхніх шарів. ККД ФЕП істотно залежить від оптичних властивостей матеріалів ФЕ та їх терморегулюючих захисних покриттів. Коефіцієнти відображення зменшують технологічним способом просвітлення освітлюваної поверхні (для робочої частини спектра). Обумовлюючи заданий коефіцієнт поглинання покриття сприяє встановленню необхідного теплового режиму відповідно до закону Стефана-Больцмана, що має важливе значення: наприклад, при збільшенні Т від 300 до 380 К ККД ФЕП знижується на 1/3

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *