Принцип действия солнечных батарей | |
ФЭП преобразует энергию на основе так называемого фотовольтаического эффекта, характерного для полупроводниковых структур, на которые падают прямые солнечные лучи. Природа этого явления такова. Структура ФЭП неоднородна, если она получена потем легированием одного полупроводника примесями разных типов. При этом созданется Фактически, на качество преобразования влияют электрофизические свойства самой структуры, которая является полупроводниковой и неоднородной. Кроме того, не стоит забывать и про оптические свойства ФЭП . Среди данных характеристик можно сделать акцент на фотопроводимости, которая характеризуется внутренними процессами фотоэффекта в полупроводниках, после попадания на них солнечных лучей. Принцип действия самой установки ФЭП довольно просто объяснить с помощью преобразователей с p-n переходом. Применение таких устройств в космической и солнечной энергетике стоит не на последнем месте. С помощью легирования пластины создается «Электронно-дырочный» переход. Пластина состоит из монокристаллического полупроводникового материала. Данный материал имеет свой уровень проводимости (P- или N -типа) с специализированной примесью. С помощью примеси создается дополнительный верхний слой с проводимостью противоположного вида. В этом слое, что является необходимостью, концентрация примеси завышенного порядка в отличии от примеси в базовом материале. Такие условия требуются для того чтобы создать проводимость с противоположным знаком и нейтрализовать носители заряда в свободном состоянии. У порога (P- или N -типа) появляются обедненные участки, поскольку происходит процесс перетечки зарядов. Данные участки образуются в (N-слое) с нескомпенсированным объемным в положительным зарядом. В Р-слое заряд отрицательный. Фактически эти участки и создают p-n переход. В связи с появлением на переходе потенциального барьера (разность потенциалов ) будет негативно влиять на прохождение главных носителей заряда(электронов со стороны слоя). Но при этом без каких либо препятствий не главные носители зарядов пропускают в противоположных направлениях. С помощью такой характеристики p-n переходов мы можем определить получение фото-ЭДС при солнечном облучении ФЭП. После создания с помощью света неравновесных носителей заряда, в двух слоях ФЭП, они делятся самом p-n переходе при этом второстепенные носители (электроны) свободно проходят через данный переход. Главные носители (дырки) задерживаются. Под влиянием солнечных излучений через p-n переход в двух направлениях будет протекать ток неосновных носителей заряда, фотоэлектронов, фотодырок. Именно это и требуется для работы ФЭП. При замыкании внешней цепи электроны n-слоя будут возвращаться в р-слой, где происходит процесс рекомбинации(т.е.объединение) с «дырками» . Внутри ФЭП они движутся в обратном направлении. С помощью контактной системы достигается сбор и отвод электронов во внешней цепи, которая располагается на поверхности полупроводниковой системы ФЭП. На тыльной стороне контакты могут быть сплошными. На передней выполняются в виде гребенки или сетки. Список главных причин в связи, с которыми ФЭП несет потери энергии.
Для того чтобы достичь уменьшения всех видов потерь энергии в ФЭП, принимаются и разрабатываются различные мены. В их числе можно отметить:
За счет преобразователей с двухсторонней чувствительностью разработчики смогли достигнуть увеличения КПД в системах ФЭП. Фактически прирост эффективности увеличился на 80%. Так же на изменения повлияло использование люминисцентной переизлучающих структур. На данный момент на Солнечных Электростанциях применяются различные типы ФЭП. У каждой ФЭП может быть своя структура, на основании различных видов материалов с полупроводниковыми свойствами. Но к сожалению не все материалы соответствуют общим требованиям относительно систем:
Получить необходимый материл для создания СЭС(солнечной электростанции) не всегда так просто. Поскольку наличие природных запасов необходимого сырья ограничено. Кроме того, возникают сложности с его переработкой. Высокий уровень производительности достигается за счет полной автоматизации ФЭП. К примеру, ленточная технология. Создание целой сети предприятий, работающих по такому же принципу. Изготовление исходного материала и комплектация ФЭП своими усилиями поможет снизить себестоимость системы в целом в 2,5 раза.
|